論文の概要: Transition from Statistical to Hardware-Limited Scaling in Photonic Quantum State Reconstruction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.12235v1
- Date: Thu, 12 Mar 2026 17:53:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-13 14:46:26.273505
- Title: Transition from Statistical to Hardware-Limited Scaling in Photonic Quantum State Reconstruction
- Title（参考訳）: フォトニック量子状態再構成における統計的からハードウェア制限スケーリングへの遷移
- Authors: Attila Baumann, Zsolt Kis, János Koltai, Gábor Vattay,
- Abstract要約: 集積フォトニックプロセッサに束縛された基本精度の実験的発見を報告する。
静的コヒーレントスペクトル歪みと動的デコヒーレンスの競合機構を分離する。
これらの結果から, NISQハードウェア上でのシャドウトモグラフィの有用性は, ハードウェアパラメータを含む特定のスケーリング法則によって定義されることがわかった。
- 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: The theoretical efficiency of classical shadow tomography is predicated on a perfect Haar-random unitary ensemble, yet this mathematical ideal remains physically unattainable in near-term hardware. Here, we report the experimental discovery of a fundamental accuracy bound on integrated photonic processors: a ``Hardware Horizon'' where the reconstruction error undergoes a sharp phase transition. While the error initially obeys the predicted statistical scaling $\mathcal{O}(M^{-1/2})$, it abruptly saturates at a floor determined by the spectral distortions of the realized unitary group. By deriving a phenomenological error model, we decouple the competing mechanisms of static coherent spectral distortion and dynamic decoherence, demonstrating that this intrinsic noise floor imposes a hard bound that statistical accumulation cannot overcome. These findings establish that the utility of shadow tomography on NISQ (noisy intermediate-scale quantum) hardware is defined by a specific scaling law involving hardware parameters, necessitating active compensation strategies to bridge the gap between theoretical purity and the noisy reality of integrated photonics.
- Abstract（参考訳）: 古典的シャドウトモグラフィーの理論的効率性は完全なハール・ランダムのユニタリアンサンブルに比例するが、この数学的理想は短期的なハードウェアでは物理的に達成できないままである。
本稿では, 集積フォトニックプロセッサに束縛された基本精度を実験的に発見する: `Hardware Horizon'' では, 再構成誤差が急激な位相遷移を行う。
誤差は最初、予測された統計スケーリング $\mathcal{O}(M^{-1/2})$ に従うが、実現されたユニタリ群のスペクトル歪みによって決定されたフロアで突然飽和する。
現象論的誤差モデルを導出することにより、静的コヒーレントスペクトル歪みと動的デコヒーレンスとの競合機構を分離し、この固有ノイズフロアが統計的蓄積が克服できないハードバウンドを課すことを示した。
これらの結果から, NISQハードウェア上でのシャドウトモグラフィの有用性は, ハードウェアパラメータを含む特定のスケーリング法則によって定義され, 理論的純度と統合フォトニクスのノイズ現実とのギャップを埋めるためには, アクティブな補償戦略が必要であることが判明した。
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