論文の概要: Single snapshot non-Markovianity of Pauli channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.13145v1
• Date: Fri, 13 Feb 2026 17:55:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-16 23:37:54.061967
• Title: Single snapshot non-Markovianity of Pauli channels
• Title（参考訳）: パウリチャネルの単スナップショット非マルコビアン性
• Authors: Alireza Seif, Moein Malekakhlagh, Swarnadeep Majumder Luke C. G. Govia,
• Abstract要約: パウリチャネルは量子コンピュータのエラーを記述するために広く使われている。 ダイナミックスの単一スナップショットからマルチキュービットパウリチャネルについて検討する。 ジェネレータは常に標準のパウリ・リンドブラッドモデルと同じ構造を持つが、その速度は負あるいは複素であるかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3823356975862005
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Pauli channels are widely used to describe errors in quantum computers, particularly when noise is shaped via Pauli twirling. A common assumption is that such channels admit a Markovian generator, namely a Pauli-Lindblad model with non-negative rates, but the validity of this assumption has not been systematically examined. Here, using CP-indivisibility as our criterion for non-Markovianity, we study multi-qubit Pauli channels from a single snapshot of the dynamics. We find that while the generator always has the same structure as the standard Pauli-Lindblad model, the rates may be negative or complex. We show that random Pauli channels are almost always non-Markovian, with the probability of encountering a negative rate converging doubly exponentially to unity with the number of qubits. For physically motivated noise models shaped by Pauli twirling, including single-qubit over-rotations and two-qubit amplitude damping errors, we find that negative rates are generic, even when the underlying physical noise is Markovian. We generalize probabilistic error amplification and cancellation to non-Markovian generators, and quantify the sampling overhead introduced by negative and complex rates. Experiments on superconducting qubits confirm that allowing negative rates in the learned noise model yields more accurate predictions than restricting to non-negative rates.
• Abstract（参考訳）: パウリチャネルは、特にパウリツイリングを介してノイズが形成される場合、量子コンピュータのエラーを記述するために広く使われている。 一般的な仮定は、そのようなチャネルはマルコフ生成、すなわち非負の速度を持つパウリ・リンドモデルを持つが、この仮定の有効性は体系的に検討されていない。 ここでは,非マルコビアン性の基準としてCP-indivisibilityを用いて,ダイナミックスの単一スナップショットからマルチキュービットパウリチャネルについて検討する。 ジェネレータは常に標準のパウリ・リンドブラッドモデルと同じ構造を持つが、その速度は負あるいは複素であるかもしれない。 ランダムなパウリチャネルは、ほとんど常に非マルコフ的であり、負の速度が2倍に指数関数的に収束する確率は、量子ビットの数に比例する。 Pauli twirling によって形づくられた物理的動機付けノイズモデルに対して,基礎となる物理ノイズが Markovian である場合でも,負の速度はジェネリックであることがわかった。 確率的誤差増幅と非マルコフ発生器のキャンセルを一般化し、負および複素率で導入されたサンプリングオーバーヘッドを定量化する。 超伝導量子ビットの実験により、学習されたノイズモデルの負の速度が非負の速度に制限されるよりも正確な予測をもたらすことが確認された。

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