論文の概要: Detecting basis-dependent hardware errors through spatio-temporal quantum steering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.16451v1
• Date: Mon, 15 Jun 2026 09:23:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-16 16:21:34.269878
• Title: Detecting basis-dependent hardware errors through spatio-temporal quantum steering
• Title（参考訳）: 時空間量子ステアリングによるベース依存性ハードウェアエラーの検出
• Authors: Hsiang-Wei Huang, Kuo-Feng Chiu, Yi-Te Huang, Jhen-Dong Lin, Tse-Ming Chen, Yueh-Nan Chen,
• Abstract要約: 中央診断は、非署名インタイム(NSIT)条件であり、その違反はベースに依存したハードウェアエラーを示す。 我々は、NIT違反は統計ゆらぎのみから生じるというヌル仮説の下で統計的仮説テストを構築した。 本研究は,短期量子デバイスにおける基底依存誤差検出のための統計的仮説テストの必要性を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.973109501823913
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spatio-temporal quantum steering provides a framework for benchmarking the nonclassicality of general quantum state transfer processes. A central diagnostic is the no-signaling-in-time (NSIT) condition, whose violation can indicate basis-dependent hardware errors. However, finite measurement statistics may also yield apparent violations, thereby obscuring the detection of basis-dependent hardware errors. To address this, we construct a statistical hypothesis test under the null hypothesis that NSIT violations arise solely from statistical fluctuations. Combining the statistical properties of NSIT violation under the null hypothesis with Chebyshev's inequality, we obtain a distribution-free upper bound on the $p$-value without parametric assumptions. We apply this method to two examples. For a single-qubit state-transfer experiment on a superconducting processor, we observe several instances that the NSIT violation is observed and the null hypothesis is simultaneously rejected by a small $p$-value, providing statistical evidence of basis-dependent hardware errors. For a seven-qubit Hayden-Preskill teleportation protocol on IonQ devices, the null hypothesis is also rejected even when the average fidelity exceeds the classical threshold, while the associated nonclassicality measure vanishes. Our results highlight the necessity of statistical hypothesis testing for detecting basis-dependent errors in near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 時空間の量子ステアリングは、一般的な量子状態転移プロセスの非古典性をベンチマークするためのフレームワークを提供する。 中央診断は、非署名インタイム(NSIT)条件であり、その違反はベースに依存したハードウェアエラーを示す。 しかし、有限測度統計は明らかな違反をもたらす可能性があり、したがって基礎に依存したハードウェアエラーの検出を妨げている。 これを解決するために, NSIT 違反は統計ゆらぎからのみ生じるという null 仮説に基づく統計的仮説テストを構築した。 ヌル仮説の下でのNSIT違反の統計的性質とチェビシェフの不等式を組み合わせることで、パラメトリックな仮定を伴わない$p$-値上の分布自由上限が得られる。 この手法を2つの例に適用する。 超伝導プロセッサ上での単一量子状態移動実験において、NSIT違反が観測され、ヌル仮説が小さな$p$-値で同時に否定されるいくつかの事例を観察し、基礎に依存したハードウェアエラーの統計的証拠を提供する。 イオンQデバイス上の7ビットのHayden-Preskillテレポーテーションプロトコルでは、平均忠実度が古典的しきい値を超えた場合でもヌル仮説は拒否されるが、関連する非古典性尺度は消滅する。 本研究は,短期量子デバイスにおける基底依存誤差を検出するための統計的仮説テストの必要性を強調した。

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