論文の概要: On the question of noise as a resource in quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.30026v1
• Date: Thu, 28 May 2026 14:49:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-30 02:45:56.401695
• Title: On the question of noise as a resource in quantum computing
• Title（参考訳）: 量子コンピューティングの資源としてのノイズについて
• Authors: J. Montes, F. Borondo, Gabriel G. Carlo,
• Abstract要約: ノイズは通常、スケーラブルな量子優位性を達成するための主要な障害とみなされる。 量子貯水池計算におけるノイズの活用は、特定のチャネルが適切なレシエーションで性能を向上させることを示唆している。 この種類のノイズは純粋状態の多様体上で有効な体積展開を引き起こす。
• 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: Noise is usually regarded as the main obstacle to achieving a scalable quantum advantage, but recent evidence in quantum reservoir computing [L. Domingo, F. Borondo, and G. G. Carlo. Taking advantage of noise in quantum reservoir computing, Scientific Reports, 13:8790, 2023] suggests that certain channels can, in appropriate regimes, improve performance by enriching the reservoir's effective dynamics. Motivated by this idea we propose a geometric mechanism to explain how non-unital noise applied together with a universal gate set leads to a faster approach to Haar-like distributions of the final states. We find that noise of this kind induces an effective volume expansion on the manifold of pure states. In order to intuitively understand this we use a minimal 1 qubit model where we take the amplitude damping channel and combine it with a renormalization rule that associates to each resulting mixed state a representative pure state. This composition defines a globally expanding nonlinear map on the space of pure states. We analytically derive the local area expansion factor and identify the global expansion threshold. Finally, we combine amplitude damping with the G3 = {H, T, CNOT} universal gate set to show how the approach to Haar-like behavior is faster in an appropriate parameter region. This leads us to propose noise as a possible resource in future quantum algorithms.
• Abstract（参考訳）: ノイズは通常、スケーラブルな量子優位性を達成するための主要な障害とみなされるが、近年の量子貯水池コンピューティング(L. Domingo, F. Borondo, G. G. Carlo)における証拠は、量子貯水池コンピューティングにおけるノイズの利点を生かし、Scientific Reports, 13:8790, 2023)は、特定のチャネルが適切な状態において、貯水池の効果的な力学を豊かにすることで性能を向上させることを示唆している。 このアイデアに動機づけられた我々は、普遍ゲートセットとともに適用された非ユニタリノイズが、最終状態のハール様分布へのより高速なアプローチをもたらすかを説明する幾何学的メカニズムを提案する。 この種類のノイズは純粋状態の多様体上で有効な体積展開を引き起こす。 これを直感的に理解するために、振幅減衰チャネルを取り込み、その結果の混合状態を代表的純粋状態とする再正規化規則と組み合わせる最小1量子ビットモデルを用いる。 この構成は、純粋状態の空間上のグローバルに広がる非線形写像を定義する。 局所的な拡張係数を解析的に導出し、グローバルな拡張しきい値を特定する。 最後に、振幅減衰をG3 = {H, T, CNOT} の普遍ゲートセットと組み合わせて、適切なパラメータ領域においてハール的な振る舞いへのアプローチがいかに高速であるかを示す。 これにより、将来の量子アルゴリズムで可能なリソースとしてノイズを提案することができる。

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