論文の概要: Quantum Codeword Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.03659v1
• Date: Fri, 02 Oct 2026 17:36:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.530439
• Title: Quantum Codeword Sensing
• Title（参考訳）: 量子コードワードセンシング
• Abstract要約: 永続量子メモリに結合されたセンサは、同じ$Q$と$$$の受信機よりも、元のコードワードを確実に識別できることを示す。 特に$[n,k]$のバイナリの単純なコードに対して$k$と$n=2k-1$さえあれば、最大$tleq(k-2)/4$の送信エラーを正確に修正できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.208214527322996
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Consider the task of identifying an unknown classical codeword delivered to a register of quantum sensor qubits through a sequence of weak phase interactions that each encode one bit. Suppose that each received bit controls an identical $Z$-rotation of angle $θ$ applied to every sensor qubit; receivers may also use auxiliary qubits within a total qubit budget $Q$, with arbitrary control unitaries and entanglement among all qubits allowed during each reception step. When the total collected signal is weak ($Qθ\rightarrow 0$), we establish that a sensor coupled to a persistent quantum memory can identify the original codeword more reliably than any receiver with the same $Q$ and $θ$ but only classical memory between received bits, even when bit flips occur during transmission. In particular, for a family of $[n,k]$ binary simplex codes with even $k$ and $n=2^k-1$, we achieve exact correction of up to $t\leq(k-2)/4$ transmission errors by coupling the sensor register to a persistent quantum memory of the same size, using $Q = Θ((t+1)\log n)$ and $θ=\frac{2π}{k\sqrt{n+1}}$; for $t=o(\sqrt k)$, every comparable receiver with only classical memory instead has average success probability (over uniformly chosen codewords) tending to zero. Furthermore, under independent bit flips of any fixed probability $p<1/16$, our receiver with persistent quantum memory achieves decoding error tending to zero as $n\to\infty$ using $Q=O(\log n\log\log n)$ total qubits and the same $θ$. In contrast, every otherwise equivalent receiver with only classical memory has vanishing average success probability under the same stochastic error model.
• Abstract（参考訳）: 量子センサーキュービットのレジスタに渡される未知の古典的なコードワードを、それぞれが1ビットを符号化する弱い位相相互作用のシーケンスを通じて識別するタスクを考える。 各受信ビットが全てのセンサキュービットに適用された角度$θ$のZ$-回転を制御していると仮定し、受信機は全キュービット予算$Q$で補助キュービットを使用することもできる。 総収集信号が弱い場合(Qθ\rightarrow 0$)、永続量子メモリに結合されたセンサは、同じ$Q$と$θ$の受信機よりも元のコードワードを確実に識別できるが、送信中にビットフリップが発生した場合でも、受信したビット間の古典的なメモリのみを識別できる。 特に、$[n,k]$ のバイナリ単純符号のファミリに対して、$k$ と $n=2^k-1$ に対して、センサレジスタを同じ大きさの永続的量子メモリに結合することで、$t\leq(k-2)/4$ 伝送誤差を正確に補正し、$Q = シュ((t+1)\log n)$ と $θ=\frac{2π}{k\sqrt{n+1}}$; for $t=o(\sqrt k)$ に対して、古典的メモリのみを持つすべての同等の受信機は、代わりに平均成功確率(過剰に選択されたコードワード)を持つ傾向にある。 さらに、任意の固定確率$p<1/16$の独立ビットフリップの下では、永続量子メモリを持つ受信機は、$Q=O(\log n\log n)$トータルキュービットと同じ$θ$を用いて、$n\to\infty$の復号誤差をゼロにする。 対照的に、古典記憶のみを持つ他のすべての等価受信機は、同じ確率的誤差モデルの下で平均的な成功確率を消滅させる。

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