論文の概要: Zeno-Enhanced Probabilistic Error Cancellation with Quantum Error Detection Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.12149v1
• Date: Tue, 12 May 2026 14:06:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-13 21:48:56.899977
• Title: Zeno-Enhanced Probabilistic Error Cancellation with Quantum Error Detection Codes
• Title（参考訳）: 量子エラー検出符号を用いたZeno-Enhanced Probabilistic Error Cancellation
• Authors: Yi Yuan, Yuanchen Zhao, Dong E. Liu,
• Abstract要約: 量子エラー検出符号と確率的エラーキャンセルの相補性を利用する。 我々は物理ノイズをより弱い論理チャネルにマッピングし、PECを残留チャネルにのみ適用する。 フィードバックのないQED+PECスキームはクリフォード論理ブロック、安定化器の測定、ポストセレクション、確率的キャンセルをインターリーブする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6031571481535143
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Probabilistic error cancellation (PEC) is unbiased but suffers exponential sampling overhead set by noise-weighted circuit volume, whereas quantum error-detecting codes (QEDCs) remove many physical faults by stabilizer post-selection but leave an undetectable logical residue. We exploit this complementarity by using post-selection to map physical noise to a weaker accepted logical channel, and then applying PEC only to the residual channel. The resulting feedback-free QED+PEC scheme interleaves Clifford logical blocks, stabilizer measurements, post-selection, and probabilistic cancellation on accepted trajectories, without real-time decoding or active recovery. A key complication is that post-selection correlates accepted fault branches through stabilizer-commutation constraints, so the sparse Pauli-Lindblad factorization underlying bare PEC no longer applies directly. We therefore construct the inverse channel perturbatively: for fixed order $K$, only accepted fault branches up to order $K$ are retained, reducing preprocessing from $2^m$ branches to $O(m^K)$ per block. The order-$K$ protocol cancels the normalized post-selected channel through degree $K$, leaving a per-block error $O(W^{K+1})$ that accumulates at most linearly. For logical GHZ-state preparation with the $[[n,n-2,2]]$ Iceberg code under circuit-level depolarizing noise and ideal stabilizer measurements, first-order QED+PEC reaches $n=200$ physical qubits and lowers sampling overhead by three to four orders of magnitude relative to standard PEC while maintaining $F\simeq0.956$. Syndrome-noise tests show that readout-only flips mainly increase post-selection cost, whereas noisy GHZ-assisted global stabilizer extraction can remove the advantage. This identifies a discrete-Zeno trade-off: cheap detection reshapes the effective channel PEC must invert, rather than simply adding overhead.
• Abstract（参考訳）: 確率的エラーキャンセル(PEC)はバイアスがないが、ノイズ重み付き回路ボリュームによって設定された指数的なサンプリングオーバーヘッドに悩まされる一方、量子エラー検出符号(QEDC)は、安定化器による多くの物理欠陥を除去するが、検出不能な論理的残基を残している。 我々は、この相補性を利用して、物理ノイズをより弱い論理チャネルにマッピングし、PECを残留チャネルにのみ適用する。 フィードバックのないQED+PECスキームは、クリフォード論理ブロック、安定化器の測定、選択後、リアルタイムデコードやアクティブリカバリなしに受け入れられた軌道上での確率的キャンセルをインターリーブする。 重要な合併症は、選択後において、安定化器の交換制約によって、受け入れられた障害の分岐を相関させるため、素のPECの下の疎いPauli-Lindblad因子化は、もはや直接適用されないことである。 固定順序$K$の場合、許容される障害分岐のみを$K$まで保持し、前処理を2^m$ブランチから1ブロックあたり$O(m^K)$に削減する。 Order-$K$プロトコルは、通常の選択後チャネルを$K$でキャンセルし、ブロックごとのエラーを$O(W^{K+1})$で残し、最も線形に蓄積する。 サーキットレベルの分極ノイズと理想的な安定化器測定の下でのアイスバーグ符号による論理的GHZ状態の準備のために、QED+PECは一階のQED+PECは$n=200$物理量子ビットに達し、標準のPECに対して3～4桁のサンプリングオーバーヘッドを減少させながら、$F\simeq0.956$を維持した。 シンドローム・ノイズテストでは、リードアウトのみのフリップは選択後のコストを主に増加させるが、ノイズの多いGHZによるグローバル・スタビライザーの抽出は利点を排除できる。 安価な検出は、単にオーバーヘッドを追加するのではなく、効果的なチャネル PEC を反転させる必要があることを願う。

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