論文の概要: Error Mitigation in Bosonic Systems via Virtual Distillation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04914v1
• Date: Mon, 06 Jul 2026 10:42:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-07 22:26:30.113924
• Title: Error Mitigation in Bosonic Systems via Virtual Distillation
• Title（参考訳）: 仮想蒸留によるボソニック系の誤差低減
• Abstract要約: ボゾン量子情報処理と連続可変量子コンピューティングにおける仮想蒸留の枠組みを確立する。 マルチコピー計測により,数演算子,位相シフト演算子,任意の二次関数の雑音緩和期待値の回復方法を示す。 以上の結果から, ボソニック量子プロセッサにおける仮想蒸留は, 当初の設定を超えて拡張され, 誤差低減のための実用的な方法が得られた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.045992061080604225
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Virtual distillation is a promising error-mitigation technique that exploits multiple copies of a noisy quantum state to estimate observables as if measured on a purified state. Although originally introduced in the context of bosonic many-body systems under the name of virtual cooling, its development and applications have largely focused on qubit-based quantum computation. Here, we establish a framework for virtual distillation in bosonic quantum information processing and continuous-variable quantum computing. Building on a diagonalization of cyclic shift operators implemented with passive linear-optical interferometers, we derive experimentally accessible protocols for estimating virtually distilled expectation values of observables relevant to bosonic architectures. In particular, we show how to recover noise-mitigated expectation values of number operators, phase-shift operators, and arbitrary quadratures from multi-copy measurements. For number operators, we further demonstrate the estimation of virtually distilled correlators of arbitrary order through the characteristic function of the photon-number distribution. We apply the framework to states affected by photon loss and dephasing, two of the dominant noise mechanisms in bosonic quantum computation, and quantify the resulting suppression of noise contributions. Our results extend virtual distillation beyond its original setting and provide a practical route toward error-mitigated measurements in bosonic quantum processors using experimentally available linear-optical resources.
• Abstract（参考訳）: 仮想蒸留は、ノイズの多い量子状態の複数のコピーを利用して、純状態で測定されたように可観測物を推定する、有望なエラー軽減技術である。 当初、仮想冷却と呼ばれるボソニック多体系の文脈で導入されたが、その開発と応用は主に量子ビットベースの量子計算に焦点を当てている。 本稿では,ボゾン量子情報処理と連続可変量子コンピューティングにおける仮想蒸留の枠組みを確立する。 受動線形光干渉計により実装された循環シフト演算子の対角化に基づいて、ボソニックアーキテクチャに関連する観測対象の仮想蒸留期待値を推定するための実験的にアクセス可能なプロトコルを導出する。 特に,マルチコピー計測から数演算子,位相シフト演算子,任意の二次関数の雑音緩和期待値を回復する方法を示す。 数演算子に対しては、光子数分布の特性関数を用いて、任意の順序で仮想蒸留された相関子を推定する。 ボゾン量子計算における2つの支配的なノイズメカニズムである光子損失と劣化の影響を受ける状態に適用し、ノイズ寄与の抑制を定量化する。 本研究は, 仮想蒸留を当初の設定を超えて拡張し, 実験可能な線形光学資源を用いたボソニック量子プロセッサにおける誤差緩和計測への実践的経路を提供する。

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