論文の概要: Taming Trotter Errors with Quantum Resources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.13486v1
• Date: Wed, 15 Apr 2026 05:19:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-16 20:38:32.394607
• Title: Taming Trotter Errors with Quantum Resources
• Title（参考訳）: 量子資源を用いたトロッターエラーの処理
• Authors: Xiangran Zhang, Jue Xu, Qi Zhao, You Zhou,
• Abstract要約: 本研究では, ハミルトンシミュレーションにおけるアルゴリズム誤差の統計的挙動について, トロッタースズキ式に基づく検討を行った。 絡み合いのエントロピーの増加に伴い, トロッター誤差の分散は減少し, 絡み合い状態に対するより強い誤差集中が示される。 また、誤差のクルトーシスはマジックに負の線形依存を示し、高いマジックを持つ状態はより軽い尾の誤差分布を持つことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.91232523472933
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum simulation is a cornerstone application of quantum computing, yet how fundamental quantum resources--entanglement and non-stabilizerness (``magic")--shape simulation fidelity remains an open question. In this work, we establish a rigorous connection between these resources and the statistical behavior of algorithmic errors arising in Hamiltonian simulation based on the Trotter-Suzuki formula. By analyzing ensembles of states with fixed entanglement entropy or magic, we make two key discoveries: First, the variance of the Trotter error decreases with increasing entanglement entropy, indicating a stronger concentration of error for entangled states. Moreover, we find that the kurtosis of the error exhibits a negative linear dependence on magic, implying that states with high magic possess lighter-tailed error distributions and thus a reduced probability of large deviations. These findings reveal a subtle phenomenon: quantum resources that obstruct classical emulation may, paradoxically, enhance the intrinsic robustness of quantum simulation, highlighting a constructive interplay between complexity and stability in quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは量子コンピューティングの基礎的な応用であるが、量子資源-絡み合いと非安定化性(`magic")--形状シミュレーションの忠実さがいかにオープンな問題のままである。 本研究では,これらの資源間の厳密な関係と,トロッタースズキ式に基づくハミルトンシミュレーションにおけるアルゴリズム誤差の統計的挙動を確立する。 固定エンタングルメントエントロピーまたはマジックを用いて状態のアンサンブルを解析することにより、2つの重要な発見を行う: まず、トロッター誤差の分散はエンタングルメントエントロピーの増加とともに減少し、エンタングルド状態に対するエラーのより強い濃度を示す。 さらに,誤差のクルトーシスはマジックに負の線形依存を示し,高いマジックを持つ状態はより軽いテール誤差分布を有しており,大きなずれの可能性が低いことを示唆している。 古典的なエミュレーションを妨害する量子資源は、パラドックス的に、量子シミュレーションの本質的な堅牢性を高め、量子計算における複雑性と安定性の間の建設的な相互作用を強調している。

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