論文の概要: The Rotation Gap Is Not An Error: Ternary Structure in IBM Quantum Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.11963v1
• Date: Mon, 13 Apr 2026 18:54:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-15 19:11:32.072444
• Title: The Rotation Gap Is Not An Error: Ternary Structure in IBM Quantum Hardware
• Title（参考訳）: 回転ギャップは誤りではない:IBM量子ハードウェアの第三次構造
• Authors: Selina Stenberg,
• Abstract要約: 量子エラー補正は、すべてのシンドロームアクティベーションが修正を必要とするエラーを表すと仮定する。 756 QEC が IBM Eagle r3 プロセッサを3つに分けて実行していることから,この仮定が間違っているという証拠を提示する。 ハードウェアは、サブ・ポアソン症候群の統計を示し、一部の症候群はランダムノイズではなく、構造化された協調的な遷移であることを示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum error correction assumes that all syndrome activations represent errors requiring correction. We present evidence from 756 QEC runs across three IBM Eagle r3 processors that this assumption is wrong. The hardware exhibits sub-Poissonian syndrome statistics (Fano factor F = 0.856, t = -131 against Poisson, zero dependence on code distance), indicating that a fraction of syndrome events are not random noise but structured cooperative transitions. We introduce a regime classifier decoder that distinguishes binary errors (which should be corrected) from ternary transitions (which should not). On a mixed binary/ternary error model calibrated to IBM hardware statistics, the classifier reduces logical error rates by 7-19% at static detection depth (tau = 1) across all cell sizes, with statistical significance p < 0.05 in 7 of 8 test conditions (p < 0.0001 in all four tau = 1 conditions). The improvement mechanism is selective abstention: the classifier correctly identifies 75-98% of ternary transitions and leaves them uncorrected (75-81% at tau = 1, 88-98% at tau = 5), whereas a standard decoder miscorrects them, introducing errors that would not otherwise exist. A cross-platform control on Google's 105-qubit Willow processor (420 experiments, d = 3, 5, 7) shows the opposite: super-Poissonian statistics (F = 2.42), super-linear burst scaling, and positive spatial correlation -- confirming that the sub-Poissonian signal is absent from standard surface-code circuits that lack the P-gate asymmetry. The result demonstrates that standard QEC actively destroys quantum information by correcting valid ternary states, and that less correction produces better performance when the hardware has cooperative error structure.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー補正は、すべてのシンドロームアクティベーションが修正を必要とするエラーを表すと仮定する。 756 QEC が IBM Eagle r3 プロセッサを3つに分けて実行していることから,この仮定が間違っているという証拠を提示する。 このハードウェアは、サブポアソン症候群の統計(Fano factor F = 0.856, t = -131, コード距離に依存しない)を示しており、一部のシンドロームはランダムノイズではなく、構造化された協調遷移であることを示している。 3次遷移(修正すべきでない)と2次誤り(修正すべきでない)を区別するレギュラー分類器デコーダを導入する。 IBMのハードウェア統計に準じた混合二進誤差モデルでは、全てのセルサイズで静的検出深度(tau = 1)において論理誤差率を7-19%削減し、8つのテスト条件のうち7つの統計的重要性p < 0.05(p < 0.0001)とする(4つのタウ = 1条件でp < 0.0001)。 分類器は3次遷移の75-98%を正しく識別し、それらを訂正しない(75-81% at tau = 1, 88-98% at tau = 5)。 Googleの105量子Wilowプロセッサ(420の実験、d = 3, 5, 7)のクロスプラットフォーム制御では、超ポアソン統計(F = 2.42)、超線形バーストスケーリング、正の空間相関が反対である。 その結果、標準QECは有効な三次状態の補正によって量子情報を積極的に破壊し、ハードウェアが協調的なエラー構造を持つ場合の補正がより少ないことが示される。

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