論文の概要: Emergent Non-Markovianity in Logical Qubit Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.08893v1
• Date: Tue, 09 Dec 2025 18:33:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-10 22:28:08.092477
• Title: Emergent Non-Markovianity in Logical Qubit Dynamics
• Title（参考訳）: 論理量子力学における創発的非マルコビアン性
• Authors: Jalan A. Ziyad, Robin Blume-Kohout, Kenneth Rudinger,
• Abstract要約: 量子誤り訂正符号に符号化された論理量子ビットは、非マルコフ力学進化を示す。 本稿では,論理ゲート演算に適したマルコビアン性条件を定義し,論理ゲート演算を物理実装に関連付けて検討する。 非マルコフ性は、QECの各ラウンドの後に物理量子ビットが必ずしもコード部分空間に返されるとは限らない場合(かつ、その場合に限る)にマルコフ的操作から現れることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Logical qubits encoded in quantum error correcting codes can exhibit non-Markovian dynamical evolution, even when the underlying physical noise is Markovian. To understand this emergent non-Markovianity, we define a Markovianity condition appropriate to logical gate operations, and study it by relating logical operations to their physical implementation (operations on the data qubits into which the logical qubit is encoded). We apply our analysis to small quantum codes, and show that they exhibit non-Markovian dynamics even for very simple physical noise models. We show that non-Markovianity can emerge from Markovian physical operations if (and only if) the physical qubits are not necessarily returned to the code subspace after every round of QEC. In this situation, the syndrome qubits can act as a memory, mediating time correlations and enabling violation of the Markov condition. We quantify the emergent non-Markovianity in simple examples, and propose sufficient conditions for reliable use of gate-based characterization techniques like gate set tomography in early fault-tolerant quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正符号に符号化された論理量子ビットは、基礎となる物理的ノイズがマルコフ的であっても、非マルコフ的動的進化を示す。 この創発的非マルコフ性を理解するために、論理ゲート演算に適したマルコフ性条件を定義し、論理演算をそれらの物理実装(論理量子ビットが符号化されるデータ量子ビット上の操作)に関連付けて研究する。 我々は、この解析を小さな量子符号に適用し、非常に単純な物理ノイズモデルであっても非マルコフ力学を示すことを示す。 非マルコフ性は、QECの各ラウンドの後に物理量子ビットが必ずしもコード部分空間に返されるとは限らない場合(かつ、その場合に限る)にマルコフ的操作から現れることを示す。 このような状況下では、シンドローム量子ビットはメモリとして機能し、時間相関を媒介し、マルコフ条件に違反しうる。 簡単な例で創発的非マルコビアン性を定量化し、初期の耐故障性量子デバイスにおけるゲートセットトモグラフィーのようなゲートベースキャラクタリゼーション手法の信頼性の高い使用のための十分な条件を提案する。

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