論文の概要: Error accumulation in dissipative quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.01848v1
• Date: Tue, 01 Sep 2026 20:30:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-03 17:53:17.983344
• Title: Error accumulation in dissipative quantum circuits
• Title（参考訳）: 散逸量子回路における誤差蓄積
• Abstract要約: 現在の量子プロセッサは、回路を介して伝播するにつれて、量子状態によって運ばれる情報の散逸とデコヒーレンスが劣化するオープンシステムである。 本研究では,各2量子ビットゲートを,目的のユニタリ演算とランダムな散逸量子チャネルを補間する希釈ユニタリとしてモデル化し,散逸量子回路におけるこの劣化について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5589287618078981
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Present-day quantum processors are open systems in which dissipation and decoherence degrade the information carried by a quantum state as it propagates through a circuit. We study this degradation in dissipative random quantum circuits, modeling each two-qubit gate as a diluted unitary that interpolates between the intended unitary operation and a random dissipative quantum channel. Using the fidelity between the ideal and noisy output states as a diagnostic, we show that sufficiently random unitary gates or dissipative Kraus operators lead to a universal decay of the average fidelity. This decay is determined only by the dissipation strength, system size, and circuit depth, while microscopic details of the gates and noise, including the Kraus rank, appear only in subleading corrections to higher moments. We derive a closed-form expression for the average fidelity in terms of three physically meaningful error parameters, dissipation strength, coherent two-qubit gate-error strength, and connectivity-error probability. Finally, we identify the cases when dissipative effects can be reproduced by an unitary-noise model and when dissipation-induced decoherence remains distinguishable from coherent noise at the level of the average fidelity.
• Abstract（参考訳）: 現在の量子プロセッサは、回路を介して伝播するにつれて、量子状態によって運ばれる情報を散逸とデコヒーレンスによって分解するオープンシステムである。 本研究では,各2量子ビットゲートを,目的のユニタリ演算とランダムな散逸量子チャネルを補間する希釈ユニタリとしてモデル化し,散逸量子回路におけるこの劣化について検討する。 理想状態と雑音出力状態の間の忠実度を診断として用いて、十分なランダムなユニタリゲートあるいは散逸的クラウス作用素が平均忠実度を普遍的に減衰させることを示す。 この崩壊は、発散強度、システムサイズ、回路深さによってのみ決定され、一方、クラウスランクを含むゲートとノイズの顕微鏡的詳細は、より高いモーメントへの下降補正にのみ現れる。 物理的に有意な3つの誤差パラメータ、発散強度、コヒーレントな2ビットゲートエラー強度、接続エラー確率で平均忠実度を表す閉形式式を導出する。 最後に, 消散効果が一意雑音モデルで再現できる場合と, 消散誘起デコヒーレンスが平均忠実度レベルでのコヒーレントノイズと区別可能である場合を同定する。

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