論文の概要: Recoverable Quantum Computation: An Information-Centric Paradigm for Quantum Computing with Errors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.23996v1
• Date: Mon, 27 Jul 2026 04:43:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.313205
• Title: Recoverable Quantum Computation: An Information-Centric Paradigm for Quantum Computing with Errors
• Title（参考訳）: Recoverable Quantum Computation: エラーを伴う量子コンピューティングのための情報中心パラダイム
• Abstract要約: 本稿では,誤りを伴う量子コンピューティングのための情報中心パラダイムであるRecoverable Quantum Computationを提案する。 RQCは、与えられたタスクを達成するために必要な計算情報の保存に重点を置いている。 RQCはフォールトトレラント量子コンピューティングの代替としてではなく、有用な量子計算を理解し評価するための補完的なパラダイムとして意図されている。
• 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: Quantum computing promises transformative advances in computation, communication, sensing, and machine learning. Yet the realization of large-scale fault-tolerant quantum computers remains hindered by the enormous overhead required for quantum error correction. This challenge raises a fundamental question: Must useful quantum computing wait until fully fault-tolerant quantum hardware becomes available? In this Perspective, we propose Recoverable Quantum Computation (RQC), an information-centric paradigm for quantum computing with errors. Rather than requiring faithful preservation of the complete quantum state, RQC focuses on preserving the computational information required to accomplish a given task. A quantum computation is considered recoverable if the desired computational information can be extracted from noisy quantum outputs with an overhead that preserves quantum advantage relative to the best known classical method. We introduce recoverability as an operational principle for evaluating noisy quantum computations and propose practical metrics based on recovery overhead and recoverability efficiency. We illustrate the framework using quantum Fourier transform period estimation on IBM quantum hardware and a conceptual example from quantum machine learning, demonstrating that useful computational information may remain recoverable despite significant physical errors. Building on these examples, we propose a preliminary classification of quantum applications according to their expected recoverability and outline a research roadmap toward a predictive theory of recoverability. RQC is intended not as an alternative to fault-tolerant quantum computing, but as a complementary paradigm for understanding and evaluating useful quantum computation in the broad intermediate regime between today's noisy quantum processors and tomorrow's fault-tolerant quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、計算、通信、センシング、機械学習における革新的な進歩を約束する。 しかし、大規模なフォールトトレラント量子コンピュータの実現は、量子エラー補正に必要な膨大なオーバーヘッドによって妨げられている。 完全なフォールトトレラントな量子ハードウェアが利用可能になるまで、有用な量子コンピューティングを待たなければならないか? 本稿では,誤りのある量子コンピューティングのための情報中心パラダイムであるRecoverable Quantum Computation (RQC)を提案する。 完全な量子状態の忠実な保存を必要とするのではなく、RQCは与えられたタスクを達成するために必要な計算情報の保存に重点を置いている。 量子計算は、最もよく知られた古典的手法と比較して量子優位性を保持するオーバーヘッドを持つノイズの多い量子出力から所望の計算情報が抽出できる場合、回復可能と考えられる。 ノイズの多い量子計算を評価するための操作原理としてリカバリ可能性を導入し、リカバリオーバーヘッドとリカバリ性効率に基づく実測値を提案する。 我々は,IBMの量子ハードウェア上での量子フーリエ変換周期推定と量子機械学習の概念的例を用いて,有効な計算情報が重要な物理誤差にもかかわらず回復可能であることを実証する。 これらの例に基づいて、期待される回復可能性に応じて量子アプリケーションの予備的な分類を提案し、回復可能性の予測理論に向けた研究ロードマップを概説する。 RQCはフォールトトレラント量子コンピューティングの代替としてではなく、今日のノイズ量子プロセッサと明日のフォールトトレラント量子コンピュータの間の幅広い中間状態における有用な量子計算を理解し評価するための補完的なパラダイムとして意図されている。

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