論文の概要: Continuous-Process Randomized Compilation for Quantum Process Tensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.01521v2
- Date: Sat, 03 Oct 2026 00:15:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-07 04:43:28.518585
- Title: Continuous-Process Randomized Compilation for Quantum Process Tensors
- Title(参考訳): 量子プロセステンソルの逐次ランダム化コンパイル
- Abstract要約: 連続プロセステンソル(cPT)フレームワークで連続プロセスランダム化コンパイル(CPRC)を構築する。
固定されたパウリリフレッシュ、有界ケイリー経路、ユニタリブラウン運動、オルンシュタイン-ウレンベック駆動の4つのプロトコルについて検討する。
本研究では,有界中心結合および混合条件下での完全適応出力レコードに対する全変分誤差を導出する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 7.492201684641685
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Traditional discrete randomized compiling (RC) tailors errors with random control frames at logical-gate boundaries, but fails to capture intra-instrument control evolution or persistent system-environment coupling. In memory-bearing environments, errors correlate across times, not just single gates. We build continuous-process randomized compilation (CPRC) in the continuous process tensor (cPT) framework, unifying random unitary control trajectories, pointwise-covariant finite-duration instruments, and environmental dynamics on one time axis. We study four protocols: fixed Pauli refresh, bounded Cayley paths, unitary Brownian motion, Ornstein-Uhlenbeck driving. We obtain three key results: (1) Pointwise covariance ensures each trajectory exactly reproduces the target logic without system-environment coupling; a closed-frame counterexample proves endpoint-only compensation causes first-order instrument errors. (2) Independent Pauli conjugations over full intervals diagonalize error histories at boundaries, but classical labels retain environment-induced correlations, confirmed by an exact static-bath solution. (3) We derive a total-variation error bound for full adaptive output records under bounded centered coupling and mixing conditions. We prove the Fock norm convergence of the entire trajectory-averaged cPT for finite non-Gaussian environments and Gaussian baths with time-integrable covariance, including the uncut Drude spectrum. We numerically validate the theory in a qubit model via output probabilities, operator conditional mutual information, and all two-particle coefficients for both qubit and thermal Drude baths. This work extends RC from discrete circuits to continuous-time memory-bearing quantum processes, offering a unified framework, quantitative tools, implementable schemes, and benchmarks for non-Markovian error tailoring.
- Abstract(参考訳): 従来の離散ランダム化コンパイル(RC)は、論理ゲート境界におけるランダム制御フレームによるエラーを補正するが、インストルメント内制御の進化や永続的なシステム環境結合を捉えることができない。
メモリを格納する環境では、エラーは単一のゲートだけでなく、時間にわたって相関する。
連続プロセステンソル (cPT) フレームワークに連続プロセスランダム化コンパイル (CPRC) を構築し, ランダムなユニタリ制御トラジェクトリ, ポイントワイド共変有限デューレーション器, 環境ダイナミクスを1つの時間軸上で統合する。
固定されたパウリリフレッシュ、有界ケイリー経路、ユニタリブラウン運動、オルンシュタイン-ウレンベック駆動の4つのプロトコルについて検討する。
1)各軌道がシステムと環境の結合を伴わずに正確にターゲット論理を再現することを保証する点的共分散(pointwise covariance)は,終端のみの補償が一階楽器誤差を引き起こすことを示す閉フレーム逆例である。
2) 完全区間上の独立パウリ共役は境界における誤差履歴を対角化させるが,古典的ラベルは正確な静的バス解によって確認された環境依存性を保っている。
(3) 有界中心結合および混合条件下での完全適応出力レコードに対する全変分誤差を導出する。
有限非ガウス環境に対する軌道平均cPTのフォックノルム収束と、未切断ドリュードスペクトルを含む時間可積分共分散を持つガウス浴の証明を行う。
我々は, 立方体モデルにおける理論を, 出力確率, 演算子条件の相互情報, および立方体および熱ドリュー浴における2粒子係数を用いて数値的に検証する。
この研究はRCを離散回路から連続時間メモリを持つ量子プロセスに拡張し、統一されたフレームワーク、定量的ツール、実装可能なスキーム、非マルコフ的なエラー調整のためのベンチマークを提供する。
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