論文の概要: Quantum Error Mitigation at the pre-processing stage

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.05916v1
• Date: Thu, 05 Feb 2026 17:30:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-06 18:49:09.087868
• Title: Quantum Error Mitigation at the pre-processing stage
• Title（参考訳）: 前処理段階における量子エラー低減
• Authors: Juan F. Martin, Giuseppe Cocco, Javier Fonollosa,
• Abstract要約: 量子コンピュータにおけるノイズ低減のための前処理手法を提案する。 出力状態に測定を行う前にノイズの影響を緩和する。 提案手法は, 平均誤差, 深さ, 複雑さの観点から, 誤り除去(TEM)を克服する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.129225533930966
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The realization of fault-tolerant quantum computers remains a challenging endeavor, forcing state-of-the-art quantum hardware to rely heavily on noise mitigation techniques. Standard quantum error mitigation is typically based on post-processing strategies. In contrast, the present work explores a pre-processing approach, in which the effects of noise are mitigated before performing a measurement on the output state. The main idea is to find an observable $Y$ such that its expectation value on a noisy quantum state $\mathcal{E(ρ)}$ matches the expectation value of a target observable $X$ on the noiseless quantum state $ρ$. Our method requires the execution of a noisy quantum circuit, followed by the measurement of the surrogate observable $Y$. The main enablers of our method in practical scenarios are Tensor Networks. The proposed method improves over Tensor Error Mitigation (TEM) in terms of average error, circuit depth, and complexity, attaining a measurement overhead that approaches the theoretical lower bound. The improvement in terms of classical computation complexity is in the order of $\sim 10^6$ times when compared to the post-processing computational cost of TEM in practical scenarios. Such gain comes from eliminating the need to perform the set of informationally complete positive operator-valued measurements (IC-POVM) required by TEM, as well as any other tomographic strategy.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピュータの実現は依然として困難な取り組みであり、最先端の量子ハードウェアはノイズ低減技術に大きく依存せざるを得ない。 標準的な量子エラー軽減は、通常、後処理戦略に基づいている。 対照的に、本研究では、出力状態の測定を行う前にノイズの影響を緩和する前処理手法について検討する。 主なアイデアは、ノイズの多い量子状態 $\mathcal{E(ρ)}$ 上の期待値がノイズのない量子状態 $ρ$ 上の観測可能な $X$ の期待値と一致するような観測可能な $Y$ を見つけることである。 提案手法はノイズ量子回路の実行を必要とし,次にサロゲート観測可能な$Y$の測定を行う。 現実シナリオにおける本手法の主な実現要因はテンソルネットワークである。 提案手法は, 平均誤差, 回路深さ, 複雑度の観点からテンソル誤差除去(TEM)を改良し, 理論的下界に近づく測定オーバーヘッドを実現する。 古典的な計算複雑性の観点での改善は、実践シナリオにおけるTEMの処理後計算コストと比較して、$\sim 10^6$の順である。 このような利得は、TEMが必要とする情報的に完全な正の演算子値測定(IC-POVM)や、その他のトモグラフィー戦略を実行する必要がなくなることに由来する。

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