論文の概要: Quantum error correction via purification using a single auxiliary

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.09745v1
• Date: Wed, 10 Dec 2025 15:23:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-11 15:14:53.573683
• Title: Quantum error correction via purification using a single auxiliary
• Title（参考訳）: 単一補助器を用いた浄化による量子誤差補正
• Authors: Chandrima B. Pushpan, Tanoy Kanti Konar, Aditi Sen De, Amit Kumar Pal,
• Abstract要約: 量子誤り訂正のための1つの補助的浄化に基づくフレームワークを提案する。 得られた清浄状態が常に単位忠実性を達成することを示す。 提案手法のいくつかの低距離量子符号に対するパワーを実証する。
• 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: We propose a single auxiliary-assisted purification-based framework for quantum error correction, capable of correcting errors that drive a system from its ground-state subspace into excited-state sectors. The protocol consists of a joint time evolution of the system-auxiliary duo under a specially engineered interaction Hamiltonian, followed by a single measurement of the auxiliary in its energy eigenbasis and a subsequent post-selection of one of the measurement outcomes. We show that the resulting purified state always achieves unit fidelity, while the probability of obtaining any energy of the auxiliary other than its ground state energy yields the success rate of the protocol. We demonstrate the power of this proposed method for several low-distance quantum codes, including the three-, four-, and five-qubit codes, and for the one-dimensional isotropic Heisenberg model, subjected to bit-flip, phase-flip, and amplitude-damping noises acting on all qubits. Notably, the protocol expands the class of correctable errors for a given code, particularly in the presence of amplitude-damping noise. We further analyze the impact of replacing the auxiliary qudit with a single auxiliary qubit, and the changes in the performance of the protocol under the realistic scenario where noise remains active during the correction cycle.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子誤り訂正のための1つの補助的浄化法に基づくフレームワークを提案し,基底状態部分空間から励起状態領域へシステムを駆動する誤差を補正する。 このプロトコルは、特別に設計された相互作用ハミルトニアンの下で、システム-補助的デュオの連成時間進化と、そのエネルギー固有基底における補助体の単一の測定と、その後の測定結果の1つの選択からなる。 得られた純化状態は、常に単位忠実度を達成する一方で、基底状態エネルギー以外の補助エネルギーを得る確率は、プロトコルの成功率をもたらすことを示す。 提案手法は,3-,4-,5-量子ビット符号を含む低距離量子符号と,全量子ビットに作用するビットフリップ,位相フリップ,振幅減衰雑音を受ける一次元等方的ハイゼンベルクモデルに対して有効であることを示す。 このプロトコルは、特に振幅減衰ノイズの存在下で、与えられたコードに対する修正可能なエラーのクラスを拡張する。 さらに、補助キュービットを1つの補助キュービットに置き換えることの影響と、修正サイクル中にノイズがアクティブな現実シナリオ下でのプロトコルの性能の変化について分析する。

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