論文の概要: On the stability to noise of fermion-to-qubit mappings

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.22141v1
• Date: Mon, 23 Mar 2026 16:03:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.770968
• Title: On the stability to noise of fermion-to-qubit mappings
• Title（参考訳）: フェルミオン-量子写像の雑音に対する安定性について
• Authors: Guillermo González-García, Filippo Maria Gambetta, Raul A. Santos,
• Abstract要約: 局所的なユニタリの層と一般の1量子ビットのパウリノイズを交互にモデル化したD$次元のノイズ量子回路を考える。 局所フェルミオン符号化を用いる場合、二次フェルミオン観測器の期待値は、空間的に減衰する相関を持つ状態のノイズに対して安定であることを示す。 本研究は,物理系の崩壊相関が局所フェルミオン符号化の雑音に対する保護を与えるという直感を定式化した。
• 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: Quantum simulations before fault tolerance suffer from the intrinsic noise present in quantum computers. In this regime, extracting meaningful results greatly benefits from stability against that noise. This stability, defined as an error in observables that is independent of the system's size, is expected in local systems under local noise. In fermionic systems, the encoding of the fermionic degrees of freedom into qubits can introduce non-locality, making stability more delicate. Here, we investigate the stability to noise of fermion-to-qubit mappings. We consider noisy quantum circuits in $D$ dimensions modeled by alternating layers of local unitaries and general, single-qubit Pauli noise. We show that, when using local fermionic encodings, expectation values of quadratic fermionic observables are stable to noise in states with spatially decaying correlations: a power-law decay with exponent $μ>D$ is sufficient for stability. By contrast, we show that this stability cannot be achieved by non-local encodings such as Jordan-Wigner in $2D$, or quasi-local ones such as the Bravyi-Kitaev transform. Our findings formalize the intuition that decaying correlations of the physical systems under study provide protection against noise for local fermionic encodings, and help inform design principles in near-term quantum simulations.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレランス前の量子シミュレーションは、量子コンピュータに存在する本質的なノイズに悩まされる。 この体制では、有意義な結果を抽出することは、その騒音に対する安定性から大きな恩恵を受ける。 この安定性は、システムのサイズに依存しない観測可能な状態の誤差として定義され、局所的な雑音下でのローカルシステムで期待されている。 フェルミオン系では、フェルミオン自由度の量子ビットへの符号化は非局所性を導入し、安定性をよりデリケートにする。 本稿では,フェルミオン-量子マッピングの雑音に対する安定性について検討する。 局所的なユニタリの層と一般の1量子ビットのパウリノイズを交互にモデル化したD$次元のノイズ量子回路を考える。 局所フェルミオン符号化を用いると、二次フェルミオン観測器の期待値は空間的に減衰する相関を持つ状態のノイズに対して安定であることが示される:指数$μ>D$のパワーロー崩壊は安定性に十分である。 対照的に、この安定性は、Jordan-Wigner のような 2D$ の非局所符号化や、Bravyi-Kitaev 変換のような準局所符号化では達成できない。 本研究は,物理系の崩壊相関が局所フェルミオン符号化の雑音に対する保護を与えるという直感を定式化し,短期量子シミュレーションにおける設計原理の発見に役立てるものである。

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