論文の概要: Directly estimating the fidelity of measurement-based quantum computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13753v1
• Date: Sat, 14 Mar 2026 04:59:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.385278
• Title: Directly estimating the fidelity of measurement-based quantum computation
• Title（参考訳）: 測定に基づく量子計算の忠実度を直接推定する
• Authors: David T. Stephen, Michael Foss-Feig,
• Abstract要約: 測定に基づく量子計算(MBQC)では、量子回路は絡み合った資源状態の適応的な測定によって実装される。 実際には、資源状態は常に何らかのノイズで準備され、このノイズがMBQCの動作に与える影響を理解することが不可欠である。 我々は,MBQC出力状態の平均忠実度を,ノイズのある資源状態に基づいて評価した特定の相関関数に近似する式を導出する。
• 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: In measurement-based quantum computation (MBQC), quantum circuits are implemented using adaptive measurements on an entangled resource state. In practice, the resource state will always be prepared with some noise, and it is crucial to understand the effect of this noise on the operation of MBQC. Typically, one measures the fidelity of the noisy resource state with the assumption that a high fidelity state means a high fidelity computation. However, the precise relationship between these two fidelities is not known. Here, we derive an expression that equates the average fidelity of the MBQC output state to a certain correlation function evaluated on the noisy resource state. Using this expression, we show that state fidelity provides a tight lower bound on average MBQC fidelity. Conversely, we also find that state fidelity can greatly underestimate average MBQC fidelity, implying that state fidelity is not a good indicator of MBQC performance in general. In response, we formulate an efficient method to directly estimate average MBQC fidelity by measuring the aforementioned correlation function. These results therefore improve our ability to characterize noisy resource states in quantum computers and benchmark MBQC performance.
• Abstract（参考訳）: 測定に基づく量子計算(MBQC)では、量子回路は絡み合った資源状態の適応的な測定によって実装される。 実際には、資源状態は常に何らかのノイズで準備され、このノイズがMBQCの動作に与える影響を理解することが不可欠である。 典型的には、高忠実度状態が高忠実度計算を意味すると仮定して、ノイズの多い資源状態の忠実度を測定する。 しかし、両者の正確な関係は分かっていない。 ここでは、MBQC出力状態の平均忠実度をノイズリソース状態に基づいて評価した特定の相関関数に近似する式を導出する。 この式を用いて、状態の忠実度が平均MBQC忠実度に対して厳密な下限となることを示す。 逆に、状態の忠実度は平均的MBQC忠実度を大幅に過小評価できるため、状態の忠実度は一般にMBQC性能のよい指標ではないことが示唆される。 これに対し, 上記の相関関数を計測することにより, 平均MBQC忠実度を直接推定する効率的な手法を定式化する。 これにより、量子コンピュータにおけるノイズの多い資源状態とベンチマークMBQCの性能を特徴付ける能力が向上する。

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