論文の概要: Error Correction in Lattice Quantum Electrodynamics with Quantum Reference Frames
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.06149v1
- Date: Tue, 07 Apr 2026 17:51:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-08 17:42:09.979526
- Title: Error Correction in Lattice Quantum Electrodynamics with Quantum Reference Frames
- Title（参考訳）: 量子参照フレームを用いた格子量子電磁力学における誤差補正
- Authors: Elias Rothlin, Carla Ferradini, Lin-Qing Chen,
- Abstract要約: QECC(Quantum error-correcting codes)は、冗長性はノイズから情報を保護するリソースとして機能することを示している。
ゲージ理論が同様の意味で理解可能かどうかを問うとともに、格子量子電磁力学においてこの考えを具体化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.177047754711803
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Is gauge symmetry merely a redundancy in our description, or does it carry a deeper information-theoretic significance? Quantum error-correcting codes (QECCs) show that redundancy can serve as a resource for protecting information against noise. In this work, we ask whether gauge theories can be understood in similar terms, and make this idea concrete in lattice quantum electrodynamics (QED), building on and extending earlier works that established a bridge between gauge systems, stabilizer codes, and quantum reference frames (QRFs). For Abelian gauge groups, we show that explicit recovery operations can be constructed using group-theoretical methods for error sets determined by both ideal and non-ideal QRFs. Applied to lattice QED, this yields two QECC structures: one in the pure-gauge sector and one including fermions. We construct a gauge-field QRF based on spanning trees of the lattice and a fermionic field QRF from the matter field, thereby making explicit how physical information is encoded. While the syndromes of gauge-violating errors associated with constraint measurements are generically degenerate, QRFs resolve this degeneracy and single out families of correctable errors. This establishes lattice QED as a QECC beyond the stabilizer setting and shows concretely how gauge symmetry provides an encoding structure that supports error correction.
- Abstract（参考訳）: ゲージ対称性は単に記述に冗長性があるだけなのか、それともより深い情報理論的な重要性を持っているのか?
QECC(Quantum error-correcting codes)は、冗長性はノイズから情報を保護するリソースとして機能することを示している。
本研究では、ゲージ理論が同様の意味で理解できるかどうかを問うとともに、ゲージ系、安定化符号、および量子参照フレーム(QRF)間の橋渡しを確立する以前の研究に基づいて、格子量子電磁力学(QED)においてこのアイデアを具体化する。
本稿では,アベリアゲージ群に対して,理想的および非理想的QRFによって決定される誤り集合に対する群理論的手法を用いて,明示的な回復操作を構築することができることを示す。
格子 QED に適用すると、2つの QECC 構造が得られる:1つは純ゲージセクター、もう1つはフェルミオンを含む。
本研究では,格子の分散木とフェルミオン場QRFに基づくゲージ場QRFを構築し,物理情報のエンコード方法を明確にする。
制約測定に関連するゲージ違反の症候群は総じて退縮するが、QRFはこの縮退を解消し、修正可能なエラーの家族を除外する。
このことは、格子QEDを安定化器設定を超えるQECCとして確立し、ゲージ対称性が誤り訂正をサポートする符号化構造をどのように提供するかを具体的に示す。
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