論文の概要: Quantum Enhanced Pauli Propagation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.14485v1
• Date: Sun, 15 Mar 2026 17:04:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.842641
• Title: Quantum Enhanced Pauli Propagation
• Title（参考訳）: 量子化パウリ伝播
• Authors: S. Majumder, J. R. Garrison, L. Luo, B. Mitchell, M. Amico, A. Seif, M. Tran, K. Sharma, E. van den Berg, Z. Minev, L. C. G. Govia,
• Abstract要約: 本稿では,量子資源を用いた近似古典パウリパスシミュレーションの精度向上のためのハイブリッドアルゴリズムを提案する。 ノイズ量子期待値は、ターゲット回路の量子実行を補正する大域的再スケーリング因子を推論するために使用される。 QuEPPは、単純でスケーラブルでモデルなしのフレームワークを提供し、フォールトトレラント時代の正確な量子計算を可能にする。
• 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: Accurately estimating observables on noisy quantum devices remains a central challenge for near-term quantum algorithms. While quantum error mitigation techniques can reduce noise-induced bias, they often rely on unverifiable assumptions about the circuit noise, and cannot guarantee the magnitude of residual bias error. Here, rather than using classical resources to mitigate a noisy quantum circuit execution, we propose a hybrid algorithm that uses quantum resources to improve the accuracy of approximate classical Pauli-path simulation. Our protocol, Quantum Enhanced Pauli Propagation (QuEPP), uses Clifford perturbation theory (CPT) to construct a classically simulable ensemble of Clifford circuits from the low-order terms in CPT, which directly provide the approximate classical Pauli-path simulation of the target circuit. Noisy quantum expectation values of this ensemble are then used to infer a global rescaling factor that corrects quantum execution of the target circuit, providing higher-order contributions absent from the truncated low-order classical simulation. This approach requires no noise characterization, applies to arbitrary circuits, and provides a provable route to asymptotically unbiased estimates. Using IBM Heron hardware, we demonstrate QuEPP on 2D random mirror circuits of up to 49 qubits and circuit depth 80, as well as Trotterized Hamiltonian evolution, showing consistent improvements beyond classical CPT and unmitigated quantum results. QuEPP offers a simple, scalable, and model-free framework for enabling accurate quantum computation in the pre-fault-tolerant era.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子デバイス上での観測値の正確な推定は、短期的な量子アルゴリズムにおいて依然として中心的な課題である。 量子誤差緩和技術はノイズによるバイアスを低減できるが、回路ノイズに関する検証不可能な仮定に頼ることが多く、残差誤差の程度を保証できない。 ここでは、古典的なリソースを用いてノイズの多い量子回路の実行を緩和するのではなく、量子リソースを用いて近似的な古典的パウリパスシミュレーションの精度を向上させるハイブリッドアルゴリズムを提案する。 我々のプロトコルQuantum Enhanced Pauli Propagation (QuEPP)は、CPTの低次項からクラフォード回路の古典的にシミュレート可能なアンサンブルを構築するためにクリフォード摂動理論(CPT)を用いており、ターゲット回路の古典的なパウリパスシミュレーションを直接提供する。 このアンサンブルのノイズ量子期待値は、ターゲット回路の量子的実行を補正する大域的再スケーリング因子を推論するために使用され、トラッピングされた低次の古典的シミュレーションから欠落した高次の寄与を与える。 このアプローチはノイズの特徴づけを必要とせず、任意の回路に適用し、漸近的に偏りのない推定への証明可能な経路を提供する。 IBM Heronハードウェアを用いて、49量子ビットおよび回路深さ80の2次元ランダムミラー回路上でQuEPPを実証し、古典的なCPTや未緩和量子結果よりも一貫した改善を示した。 QuEPPは、単純でスケーラブルでモデルなしのフレームワークを提供し、フォールトトレラント時代の正確な量子計算を可能にする。

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