論文の概要: Realizing Error Suppression in Partially Fault-Tolerant Quantum Simulations with IBM Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.24947v1
• Date: Mon, 27 Jul 2026 18:01:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-29 20:50:42.583539
• Title: Realizing Error Suppression in Partially Fault-Tolerant Quantum Simulations with IBM Quantum Computers
• Title（参考訳）: IBM量子コンピュータによる部分的フォールトトレラント量子シミュレーションにおける誤差抑制の実現
• Abstract要約: 量子エラー検出符号は、ノイズの多いハードウェア上での量子シミュレーションの性能を改善するための短期的な経路を提供する。 1+1D と 2+1D のイジングモデルの部分的にフォールトトレラントな量子シミュレーションは、局所観測値の推定において、その未符号化の量子シミュレーションよりも優れていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.060648417231533
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error-detecting codes offer a near-term path for improving the performance of quantum simulations on noisy hardware. Using IBM's superconducting quantum computer ibm_boston, we show that partially fault-tolerant encoded quantum simulations of the Ising model in 1+1D and 2+1D outperform their unencoded counterparts in estimating local observables. To represent 42 logical qubits on the heavy-hex quantum processor, 21 blocks of the [[4, 2, 2]] Iceberg code and up to 136 physical qubits are used. By pairing fault-tolerant syndrome extraction with non-fault-tolerant logical operations, this scheme preserves many of the benefits of error detection while avoiding the overhead typically required for a fully fault-tolerant logical gate set. The encoding's square logical connectivity, together with the freedom to place logical qubits within each block, enables simulations of a 2D spatial lattice with lower circuit depth than the unencoded implementation requires. We introduce Observable-Ranked Postselection, a selective-filtering technique based on syndrome correlations that recovers reliable results without the prohibitive shot loss of full syndrome postselection. Under the cumulative effect of device errors, this encoding improves local-observable accuracy over the unencoded baseline by 2-6% at intermediate times in 1+1D simulations, growing with circuit depth to over 200% in 2+1D at the latest times studied.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー検出符号は、ノイズの多いハードウェア上での量子シミュレーションの性能を改善するための短期的な経路を提供する。 IBM の超伝導量子コンピュータ ibm_boston を用いて、1+1D と 2+1D のイジングモデルの部分的にフォールトトレラントな量子シミュレーションが、局所観測可能量の推定において、それらの未符号化の量子シミュレーションより優れていることを示す。 ヘビーヘックス量子プロセッサ上で42個の論理量子ビットを表すために、[4, 2, 2]アイスバーグ符号の21ブロックと最大136個の物理量子ビットが使用される。 フォールトトレラントシンドローム抽出を非フォールトトレラント論理演算と組み合わせることで、完全にフォールトトレラント論理ゲートセットに必要なオーバーヘッドを回避しつつ、エラー検出の多くの利点を保っている。 符号化の正方形論理接続は、各ブロックに論理量子ビットを配置する自由とともに、未符号化の実装よりも回路深さが低い2次元空間格子のシミュレーションを可能にする。 本研究は, フルシンドローム選択の禁止ショットロスを伴わずに, 信頼性を回復する, シンドローム相関に基づく選択的フィルタリング手法であるObservable-Ranked Postselectionを紹介する。 デバイスエラーの累積効果の下で、この符号化は1+1Dシミュレーションの中間時間において、未符号化ベースライン上の局所観測精度を2-6%向上させ、2+1Dの回路深さを200%以上増加させる。

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