論文の概要: Coherence-Sensitive Readout Models for Quantum Devices: Beyond the Classical Assignment Matrix
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13949v1
- Date: Mon, 15 Dec 2025 23:04:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-17 16:49:26.517227
- Title: Coherence-Sensitive Readout Models for Quantum Devices: Beyond the Classical Assignment Matrix
- Title（参考訳）: Coherence-Sensitive Readout Models for Quantum Devices: Beyond the Classical Assignment Matrix
- Authors: Zachariah Malik, Zain Saleem,
- Abstract要約: ノイズ量子デバイスに対する読み出し誤差モデルはほぼ普遍的に、測定ノイズは古典的であると仮定する。
この研究は、現在のおよび将来の量子デバイス上でのコヒーレンスに敏感なリードアウトモデリングのための、自然な、完全に一般的なフレームワークを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Readout error models for noisy quantum devices almost universally assume that measurement noise is classical: the measurement statistics are obtained from the ideal computational-basis populations by a column-stochastic assignment matrix $A$. This description is equivalent to assuming that the effective positive-operator-valued measurement (POVM) is diagonal in the measurement basis, and therefore completely insensitive to quantum coherences. We relax this assumption and derive a fully general expression for the observed measurement probabilities under arbitrary completely positive trace-preserving (CPTP) noise preceding a computational-basis measurement. Writing the ideal post-circuit stat $\tildeρ$ in terms of its populations $x$ and coherences $y$, we show that the observed probability vector $z$ satisfies $z = A x + C y$, where $A$ is the familiar classical assignment matrix and $C$ is a coherence-response matrix constructed from the off-diagonal matrix elements of the effective POVM in the computational basis. The classical model $z = A x$ arises if and only if all POVM elements are diagonal; in this sense $C$ quantifies accessible information about coherent readout distortions and interference between computational-basis states, all of which are invisible to models that retain only $A$. This work therefore provides a natural, fully general framework for coherence-sensitive readout modeling on current and future quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 雑音のある量子デバイスに対する読み出し誤差モデルは、測定ノイズが古典的であるとほぼ普遍的に仮定し、測定統計はカラム確率的代入行列$A$によって理想的な計算基底集団から得られる。
この記述は、実効正値測定(POVM)が測定ベースで対角であり、従って量子コヒーレンスには全く無関心であるとするものである。
我々はこの仮定を緩和し、計算基底測定に先立って、任意の完全正のトレース保存ノイズ(CPTP)の下で観測された測定確率の完全な一般化式を導出する。
理想的なポストサーキット stat $\tildeρ$ を、その集団の$x$ と coherences $y$ で書くと、観測された確率ベクトル $z$ が $z = A x + C y$ を満たすことを示し、$A$ はよく知られた古典的代入行列であり、$C$ は計算ベースで有効POVMの対角行列要素から構成されるコヒーレンス応答行列である。
古典的モデル $z = A x$ は、すべての POVM 要素が対角線である場合に限る。この意味では、$C$ はコヒーレントな読み出し歪みと計算基底状態間の干渉に関するアクセス可能な情報を定量化し、これらは全て$A$しか持たないモデルには見えない。
この研究は、現在の量子デバイスと将来の量子デバイス上でのコヒーレンスに敏感なリードアウトモデリングのための、自然な、完全に一般的なフレームワークを提供する。
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