論文の概要: Noise-Induced Thermalization in Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14842v1
• Date: Tue, 16 Dec 2025 19:00:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-18 17:06:26.757357
• Title: Noise-Induced Thermalization in Quantum Systems
• Title（参考訳）: 量子系におけるノイズ誘起熱化
• Authors: Sameer Dambal, Yu Zhang, Eric R Bittner, Pavan Hosur,
• Abstract要約: ノイズは、フォールトトレラント量子計算を達成するための主要な障害と見なされている。 本研究では、固有状態熱化仮説を用いて、ノイズが量子コンピューティングの基本的なタスクを一般化的に加速することを示す。 ローカルギブス状態の証明は量子コンピュータでは比較的容易であるため、我々の手法は量子コンピューティングの重要な問題に対する新しい実用的な解決策を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.393653676638451
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the current Noisy Intermediate-Scale Quantum era, noise is widely regarded as the primary obstacle to achieving fault-tolerant quantum computation. However, certain stages of the quantum computing pipeline can, in fact, benefit from this noise. In this work, we exploit the Eigenstate Thermalization Hypothesis to show that noise generically accelerates a fundamental task in quantum computing -- the preparation of Gibbs states. We demonstrate this behavior using classical and quantum simulations with Haar-random and phase-flip noise, respectively, on a spin-1/2 chain with a local Hamiltonian. Our non-integrable model sees ~3.5x faster thermalization in the presence of noise, while our integrable model, which would not otherwise thermalize, reaches a thermal state due to noise. Since certifying a local Gibbs state is relatively easy on a quantum computer, our approach provides a new practical solution to a key problem in quantum computing. More broadly, these results establish a new paradigm in which noise can be harnessed on quantum computers, enabling practical advantages before the years of fault-tolerance.
• Abstract（参考訳）: 現在のノイズ中間スケール量子時代において、ノイズはフォールトトレラント量子計算を達成するための主要な障害とみなされている。 しかし、量子コンピューティングパイプラインの特定の段階は、実際には、このノイズの恩恵を受けることができる。 本研究では、固有状態熱化仮説を用いて、ノイズが量子コンピューティングの基本的なタスク -- ギブス状態の準備を一般化的に加速することを示す。 局所ハミルトニアンを持つスピン-1/2鎖上で,Haar-random と Phase-flip ノイズを用いた古典的および量子シミュレーションを用いて,この挙動を実証した。 我々の非可積分モデルは、ノイズの存在下では約3.5倍の速さで熱化するが、我々の可積分モデルは、そうでなければ熱化しないが、ノイズにより熱状態に達する。 ローカルギブス状態の証明は量子コンピュータでは比較的容易であるため、我々の手法は量子コンピューティングの重要な問題に対する新しい実用的な解決策を提供する。 より広範に、これらの結果は、量子コンピュータでノイズを活用できる新しいパラダイムを確立し、フォールトトレランスの時代以前の実用的な利点を実現した。

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