論文の概要: Quantum Codes for Generalized Amplitude-damping Noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.15924v1
- Date: Mon, 14 Sep 2026 17:33:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 07:15:06.535331
- Title: Quantum Codes for Generalized Amplitude-damping Noise
- Title（参考訳）: 一般振幅減衰雑音に対する量子符号
- Abstract要約: 量子誤り訂正(QEC)は、デコヒーレンスから量子情報を保護し、スケーラブルで信頼性の高い量子コンピューティングを実現する上で重要な役割を果たす。
今日の量子ハードウェアに影響を与える最も現実的でユビキタスなノイズ源の1つは、一般化振幅減衰(GAD)ノイズである。
従来の決定論的QEC符号は、その固有の構造のためにGADノイズの補正に苦慮し、減衰強度と線形にスケールする忠実さの損失をもたらす。
確率的近似量子誤差補正(PAQEC)の枠組みを導入する。これは、近似QECの柔軟性と、選択後の回復の可能性を組み合わせたもので、高忠実性を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7568215535428937
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum error correcting (QEC) plays a crucial role in protecting quantum information against decoherence and enabling scalable, reliable quantum computing. One of the most realistic and ubiquitous sources of noise affecting quantum hardware today is generalized amplitude-damping (GAD) noise. Conventional, deterministic QEC codes struggle to correct for GAD noise because of their inherent structure, leading to fidelity losses that scale linearly with the damping strength. In this work, we introduce the framework of probabilistic approximate quantum error correction (PAQEC), that combines the flexibility of approximate QEC with the potential of post-selected recovery, enabling high-fidelity, resource-efficient error correction. We construct a five-qubit permutation-invariant code that, under probabilistic recovery, achieves a fidelity loss quadratic in the damping strength, thus outperforming existing QEC codes. Formulating PAQEC as an optimization problem, we present a numerical technique based on Charnes-Cooper and semidefinite programming to identify the optimal recovery map for any PAQEC code. Our results establish PAQEC as a powerful tool for developing resource-efficient, high-fidelity quantum codes tailored to realistic noise, with promising implications for near-term quantum devices and future fault-tolerant architectures.
- Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正(QEC)は、デコヒーレンスから量子情報を保護し、スケーラブルで信頼性の高い量子コンピューティングを実現する上で重要な役割を果たす。
今日の量子ハードウェアに影響を与える最も現実的でユビキタスなノイズ源の1つは、一般化振幅減衰(GAD)ノイズである。
従来の決定論的QEC符号は、その固有の構造のためにGADノイズの補正に苦慮し、減衰強度と線形にスケールする忠実さの損失をもたらす。
本研究では,確率論的近似量子誤差補正(PAQEC)の枠組みを導入する。これは,近似QECの柔軟性と,選択後の回復の可能性を組み合わせたもので,高忠実で資源効率のよい誤り訂正を可能にする。
我々は,確率的回復の下で減衰強度が2次的に減少し,既存のQEC符号よりも優れた5ビット置換不変符号を構築した。
最適化問題としてPAQECを定式化することにより,任意のPAQEC符号に対して最適な回復マップを特定するために,Charnes-Cooperと半定値プログラミングに基づく数値的手法を提案する。
本研究は,資源効率の高い高忠実度量子コードを開発するための強力なツールとしてPAQECを確立することを目的としている。
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