論文の概要: Taking Advantage of Noise in Distributed Random Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.11898v1
- Date: Thu, 10 Sep 2026 17:53:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 23:53:35.478259
- Title: Taking Advantage of Noise in Distributed Random Quantum Circuits
- Title（参考訳）: 分散ランダム量子回路におけるノイズのアドバンテージ
- Abstract要約: ノイズを加えることで、一元的ダイナミクスをよりランダムにすることなく、ランダムな量子回路がより高速に見えるようになる。
この区別は、ローカルゲートが各コアをランダムにし、コア間通信が不足しているモジュールプロセッサにおいて特に重要である。
本研究では, 振幅減衰, 脱分極, 減圧ノイズチャネルの影響を受け, 分散ランダム回路におけるパウリ2次モーメントの2次移動行列理論を用いてこの問題を考察する。
- 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: Adding noise can make a random quantum circuit look faster without making its unitary dynamics more random. This distinction is especially relevant in modular processors, where local gates randomize each core and scarce inter-core communication must spread that randomness across the full device. In this paper, we study this problem with a reduced second-moment transfer-matrix theory for Pauli second moments in distributed random circuits affected by the amplitude-damping, depolarizing, and dephasing noise channels. The key step is to resolve the noisy spectrum into two branches: a radial branch, describing dissipative loss of non-identity Pauli weight, and an angular branch, describing Haar-like mixing within the surviving nontrivial sector. This separation gives a simple weak-noise criterion: noise is useful for angular randomization only when it suppresses the longitudinal Bloch component more strongly than the transverse plane. Among the three channels considered, this selects amplitude damping as the only locally favorable case, while depolarizing noise is neutral and dephasing is dominated by radial loss. For multicore architectures, we derive a universal first-order law for radial leakage and track the angular branch numerically across different channels, topologies, and core partitions. The results reveal narrow windows of genuine noise-assisted Haar mixing, most clearly for amplitude damping, but rule out a generic speed-up by noise. The framework therefore distinguishes useful noisy randomization from mere dissipation.
- Abstract（参考訳）: ノイズを加えることで、一元的ダイナミクスをよりランダムにすることなく、ランダムな量子回路がより高速に見えるようになる。
この区別は、ローカルゲートが各コアをランダムにし、コア間通信が不足しているモジュールプロセッサにおいて特に重要である。
本稿では, 振幅減衰, 脱分極, 減圧ノイズチャネルの影響を受け, 分散ランダム回路におけるパウリ2次モーメントの2次移動行列理論を用いてこの問題を考察する。
鍵となるステップは、雑音スペクトルを2つの枝に分解することである: 放射枝(英語版)、非アイデンティティのパウリ重みの散逸的な損失を記述すること、および、生き残った非自明セクター内のハール様混合を記述する角枝(英語版)。
この分離は、単純な弱雑音の基準を与える: ノイズは、横平面よりも長手ブロッホ成分を強く抑制するときにのみ、角ランダム化に有用である。
検討された3つのチャンネルの中で、これは振幅減衰を唯一の局所的に有利な場合とし、ノイズの偏極は中立であり、デフォーカスは放射損失に支配される。
マルチコアアーキテクチャでは、放射状漏れの普遍的な一階法則を導出し、異なるチャネル、トポロジ、コアパーティションの角度分岐を数値的に追跡する。
その結果,純雑音支援ハールミキシングの狭い窓が明らかとなった。
したがって、このフレームワークは単なる散逸と有用なノイズランダム化を区別する。
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