論文の概要: Correlated Coherent Errors in Stabilizer Codes: A General Cumulant Framework and Interference-Based Error Suppression

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.22503v1
• Date: Fri, 24 Jul 2026 17:16:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-27 20:58:57.193893
• Title: Correlated Coherent Errors in Stabilizer Codes: A General Cumulant Framework and Interference-Based Error Suppression
• Title（参考訳）: 安定化器符号におけるコヒーレントエラー:一般的な累積フレームワークと干渉に基づくエラー抑制
• Abstract要約: 安定化器符号のコヒーレントエラーは、しばしばキュービットとQECサイクルの間で相関する。 相関コヒーレントな$Z$ノイズの下で繰り返しQECサイクルによって引き起こされる正確な論理チャネルを導出する。 また,QECに有害と推定されるノイズ相関が資源となることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15393457051344298
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Coherent errors in stabilizer codes are often correlated across qubits and QEC cycles. Having a general analytical treatment of such noise would thus be extremely valuable. We derive here the exact logical channel induced by repeated QEC cycles under correlated coherent $Z$ noise, and develop a broadly general cumulant-expansion framework that yields a tractable expression for the noise-averaged logical infidelity. Crucially, this expression is non-perturbative in the noise, and applies to arbitrary stabilizer codes and correlation structures. It reveals a feature with no analogue in standard stochastic Pauli error models: the induced channel depends on which stabilizer eigenspace is chosen as the codespace. Exploiting this, we introduce protected stabilizer eigenspace (PROSE) encoding, an error-suppression strategy that selects the optimal codespace. We show that this eigenspace can be efficiently identified in many relevant situations. Further, when combined with logical Pauli twirling, PROSE matches or outperforms standard error suppression techniques (dynamical decoupling, Pauli twirling of physical qubits). We also show that noise correlations, usually assumed to be harmful to QEC, can instead be a resource: with the right encoding, even positive correlations reduce the logical infidelity below the uncorrelated baseline. Our results offer a new, broadly applicable lens on correlated coherent noise in stabilizer codes.
• Abstract（参考訳）: 安定化器符号のコヒーレントエラーは、しばしばキュービットとQECサイクルの間で相関する。 このようなノイズの一般的な分析処理を行うことは、非常に貴重である。 ここでは、相関コヒーレントな$Z$ノイズの下で繰り返しQECサイクルによって引き起こされる正確な論理チャネルを導出し、ノイズ平均の論理的不忠実性に対して、より広く一般的な累積展開フレームワークを開発する。 重要なことに、この表現は雑音では非摂動的であり、任意の安定化符号や相関構造に適用できる。 誘導チャネルは、どの安定化器固有空間がコード空間として選択されるかに依存する。 そこで我々は,最適な符号空間を選択する誤り抑制戦略である保護型安定化器固有空間(PROSE)符号化を導入する。 この固有空間は多くの関連状況において効率的に同定できることが示される。 さらに、論理的なパウリ・ツイリングと組み合わせると、PROSEは標準的なエラー抑制技術(物理量子ビットの力学的デカップリング、パウリ・ツイリング)にマッチする。 また、ノイズ相関はQECに有害であると考えられており、正しい符号化では、正の相関も非相関なベースラインの下の論理的不整合を減少させる。 この結果から, 安定器符号の相関コヒーレント雑音に対して, 広く適用可能な新しいレンズが得られた。

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