論文の概要: Symmetries of Pauli Noise from Lindbladian Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.02481v1
• Date: Thu, 02 Jul 2026 17:48:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.957605
• Title: Symmetries of Pauli Noise from Lindbladian Dynamics
• Title（参考訳）: リンドブラディアンダイナミクスによるパウリノイズの対称性
• Authors: Moein Malekakhlagh, Edward H. Chen, Luke C. G. Govia, Alireza Seif,
• Abstract要約: 本研究では,現実的なノイズ過程の物理構造が,ゲートノイズチャネルのパウリ忠実度に近似対称性の制約を課していることを示す。 これらの対称性は、パウリ$P$とそのゲート共役$U_g P U_g dagger$の忠実さを関連付け、誤差型の知識のみを使用し、その大きさではないゲージを固定することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3499870393443268
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Characterizing noise in quantum circuits is fundamentally limited by gauge degrees of freedom; certain parameters, such as the individual contributions of state preparation and measurement (SPAM) errors, are in principle unlearnable from any experiment within the gate set. Here, we show that the physical structure of realistic noise processes imposes approximate symmetry constraints on the Pauli fidelities of gate noise channels. These symmetries relate the fidelity of a Pauli $P$ and its gate-conjugate $U_g P U_g ^{\dagger}$, and can be used to fix the gauge using only knowledge of the error type and not its magnitude. Using Lindbladian perturbation theory, we analyze a broad class of Clifford gates, including $ZZ_{π/2}$, CZ, CNOT, iSWAP, and SWAP, and demonstrate that coherent errors do not induce first-order asymmetry, while only a restricted set of predominantly off-diagonal dissipative errors can break the symmetry at first order, for which we derive simple selection rules. Notably, common single-qubit noise sources such as $T_1$-relaxation and $T_{2φ}$-pure-dephasing can only cause asymmetry at second order. Leveraging these symmetries to fix the gauge enables systematic identification of SPAM errors, simplifying error characterization and mitigation. We validate our results numerically and experimentally on IBM Kingston.
• Abstract（参考訳）: 量子回路におけるノイズのキャラクタリゼーションは、ゲージ自由度によって基本的に制限されており、状態準備と測定(SPAM)エラーの個々の寄与のような特定のパラメータは、原則としてゲートセット内の任意の実験から学習不可能である。 ここでは,現実的な雑音過程の物理構造が,ゲートノイズチャネルのパウリ忠実度に近似対称性の制約を課していることを示す。 これらの対称性は、パウリ$P$とそのゲート共役$U_g P U_g ^{\dagger}$の忠実さを関連付け、誤差型の知識のみを使用し、その大きさではないゲージを固定することができる。 リンドブラディアン摂動理論を用いて、$ZZ_{π/2}$, CZ, CNOT, iSWAP, SWAPを含むクリフォードゲートの幅広いクラスを分析し、コヒーレントエラーが一階非対称性を誘導しないことを示した。 特に、$T_1$-relaxationや$T_{2φ}$-pure-dephasingのような一般的な単一ビットノイズ源は、二階の非対称性を生じさせる。 これらの対称性を利用してゲージを固定することで、SPAMエラーの体系的な識別が可能になり、エラーの特性と緩和が簡単になる。 我々は、IBM Kingston上で数値的および実験的に結果を検証する。

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