論文の概要: Energy-Scaled Zero-Noise Extrapolation for Gottesman-Kitaev-Preskill Code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.03583v1
• Date: Wed, 03 Dec 2025 09:08:20 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2025-12-04 11:59:00.36926
• Title: Energy-Scaled Zero-Noise Extrapolation for Gottesman-Kitaev-Preskill Code
• Title（参考訳）: Gottesman-Kitaev-Preskill Codeのためのエネルギースケールゼロノイズ外挿法
• Authors: Gui-Zhong Luo, Matthew Otten,
• Abstract要約: エネルギースケールゼロノイズ外挿(Energy-Scaled Zero-Noise Extrapolation、ES-ZNE)は、GKP符号の平均光子数をチューナブルな有効雑音パラメータとして使用する量子エラー緩和プロトコルである。 ES-ZNEは有限エネルギー誤差の軽減に成功し, 浅い雑音状態における理想的な期待値の回復を図った。 これらの結果は、ES-ZNEを、短期ボソニック量子プロセッサの性能向上のための実用的なソフトウェアベースの戦略として確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The performance of Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) codes, an approach to hardware-efficient quantum error correction, is limited by the finite squeezing capabilities of current experimental platforms. To circumvent this hardware demand, we introduce Energy-Scaled Zero-Noise Extrapolation (ES-ZNE), a quantum error mitigation protocol that uses the mean photon number of the GKP code as a tunable effective noise parameter. The protocol measures logical observables at a series of accessible finite energies and extrapolates the results to the ideal, infinite-energy limit using an ansatz based on the code's asymptotic error scaling. Through simulating a GKP qubit under a pure-loss channel, we demonstrate that ES-ZNE successfully mitigates finite-energy errors, recovering the ideal expectation values (within numerical uncertainty) in the shallow-noise regime. Furthermore, by computationally removing artifacts arising from the finite-energy encoding, our method characterizes the intrinsic performance of the ideal GKP code, revealing a sharp error threshold beyond which the code's corrective power diminishes. These results establish ES-ZNE as a practical, software-based strategy for enhancing the performance of near-term bosonic quantum processors, trading sampling overhead for demanding physical resources like high squeezing.
• Abstract（参考訳）: ハードウェア効率のよい量子誤り補正手法であるGottesman-Kitaev-Preskill(GKP)符号の性能は、現在の実験プラットフォームの有限スケズ機能によって制限される。 このハードウェア需要を回避するため,GKP符号の平均光子数をチューナブル有効雑音パラメータとして用いた量子エラー軽減プロトコルであるEnergy-Scaled Zero-Noise Extrapolation (ES-ZNE)を導入する。 このプロトコルは、一連のアクセス可能な有限エネルギーで論理観測可能を計測し、符号の漸近的エラースケーリングに基づいてアンザッツを用いて理想的な無限エネルギー極限に結果を外挿する。 純損失チャネルの下でGKP量子ビットをシミュレートすることにより、ES-ZNEは有限エネルギー誤差を緩和し、浅い雑音状態における理想的な期待値(数値的不確実性を伴う)を回復することを示した。 さらに、有限エネルギー符号化から生じるアーティファクトを計算的に除去することにより、理想的なGKP符号の本質的な性能を特徴付け、符号の補正力を低下させるシャープなエラー閾値を明らかにする。 これらの結果はES-ZNEを、短期ボソニック量子プロセッサの性能を高めるための実用的なソフトウェアベースの戦略として確立し、ハイスキューズのような物理リソースを要求するためのサンプリングオーバーヘッドのトレーディングを行う。

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