論文の概要: Simulating the Open System Dynamics of Multiple Exchange-Only Qubits using Subspace Monte Carlo
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.15577v1
- Date: Mon, 16 Mar 2026 17:40:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-17 18:28:58.702688
- Title: Simulating the Open System Dynamics of Multiple Exchange-Only Qubits using Subspace Monte Carlo
- Title（参考訳）: サブスペースモンテカルロを用いた複数交換オンリー量子の開系ダイナミクスのシミュレーション
- Authors: Tameem Albash, N. Tobias Jacobson,
- Abstract要約: 本稿では,複数の交換専用(EO)量子ビットの開系力学をシミュレーションするモンテカルロ法を提案する。
EOエンコーディングでは、3つの成分スピンの$z$軸に沿った全スピン射影量子数は交換操作中も変化しない。
シミュレーション回路がノイズを旋回する際には、力学が真の力学に忠実であることを示す。
- 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: We propose a Monte Carlo based method for simulating the open system dynamics of multiple exchange-only (EO) qubits. In the EO encoding, the total spin projection quantum number along the $z$-axis of the three constituent spins remains unchanged under exchange operations, in contrast to the open system (or multi-qubit miscalibration) setting where coherent and incoherent mixing of states with different quantum numbers occurs. In our approach, we choose to measure the total spin component along the $z$-axis of each EO qubit after every logical quantum operation, which decoheres coherent mixtures of states with different spin projection quantum numbers. Independent simulations thus give different trajectories of the system in the associated subspaces, so we refer to this method as the Subspace Monte Carlo method. With each EO qubit having a definite spin projection quantum number, the density matrix of $n$ qubits can be represented by a vector of dimension $3^{2n}$, instead of $8^{2n}$, with an additional vector of dimension $n$ to label the quantum number of each qubit. We show that this approximation of the dynamics remains faithful to the true dynamics when the simulated circuits twirl the noise, converting coherent errors to stochastic errors, which can be achieved using randomized compiling. We use this simulation approach to study how correlations in measurement outcomes of circuits with reset-if-leaked gadgets, such as a multi-round Bell state stabilization circuit that uses 6 EO qubits, are affected by the choice of CNOT implementations.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,複数の交換専用(EO)量子ビットの開系力学をシミュレーションするモンテカルロ法を提案する。
EOエンコーディングでは、3つの成分スピンの$z$軸に沿った全スピン射影量子数は、異なる量子数を持つ状態のコヒーレントかつ非コヒーレントな混合が生じるオープンシステム(またはマルチキュービットの誤校正)と対照的に、交換操作の下では変化しない。
提案手法では,スピンプロジェクション量子数が異なる状態のコヒーレントな混合をデコヒーレントにする論理量子演算のたびに,各EO量子ビットの$z$-軸に沿った全スピン成分を測定する。
したがって、独立シミュレーションは、関連する部分空間における系の異なる軌跡を与えるので、この手法をサブスペースモンテカルロ法と呼ぶ。
特定のスピン射影量子数を持つ各 EO 量子ビットでは、$n$ qubits の密度行列は次元が 3^{2n}$ のベクトルで表せる。
シミュレーション回路がノイズを旋回し、コヒーレントな誤りを確率的誤りに変換し、ランダム化されたコンパイルによって達成できる場合、この力学の近似は真の力学に忠実に保たれることを示す。
このシミュレーション手法を用いて、6EO量子ビットを用いたマルチラウンドベル状態安定化回路のようなリセット型ガジェットと回路の測定結果の相関が、CNOT実装の選択によってどのように影響を受けるかを調べる。
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