論文の概要: SPAM-robust learnability of quantum dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.05561v1
• Date: Tue, 03 Nov 2026 19:52:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-06 03:25:57.832436
• Title: SPAM-robust learnability of quantum dynamics
• Title（参考訳）: SPAMによる量子力学の学習性
• Abstract要約: SPAMエラーにもかかわらず、どのプロパティが学習可能であるかが中心的な疑問である。 我々は、コヒーレント構造がこのゲージのあいまいさを劇的に制限していることを示す。 これらの結果は,SPAM-robust キャラクタリゼーションのための物理的構造を利用するための体系的な経路を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurate characterization of quantum dynamics is essential for the calibration and control of quantum devices. Unknown state preparation and measurement (SPAM) errors, however, introduce gauge ambiguities that limit what can be learned. A central question is therefore which properties are learnable despite SPAM errors, and whether physical structure in the dynamics can restrict these ambiguities and expand the set of learnable properties. In this work, we address both questions within a unified framework for quantum channels and continuous-time evolution. First, for general quantum channels and Lindbladian dynamics, we use the cycle structure of a generalized pattern-transfer graph to fully characterize all learnable parameter combinations and show achievability by constructing explicit SPAM-robust learning protocols, establishing a baseline where continuous gauge freedom prevents many individual parameters from being identified. Second, we show that coherent structure drastically restricts this gauge ambiguity, reducing continuous gauge freedom to discrete or even trivial choices. This restriction manifests across both discrete- and continuous-time settings, including purely Hamiltonian evolution, noisy quantum channels close to a target unitary, and Lindbladian dynamics close to a target Hamiltonian. In particular, when the dynamics preserves or remains close to a coherent Hamiltonian form, all coherent coefficients and broad classes of dissipative error parameters become individually learnable. These results establish a systematic route to exploiting physical structure for SPAM-robust characterization, providing a foundation for the reliable calibration and control of quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子力学の正確なキャラクタリゼーションは、量子デバイスの校正と制御に不可欠である。 しかし、未知の状態準備と測定(SPAM)エラーは、何が学べるかを制限するゲージの曖昧さを導入する。 したがって、SPAMエラーにもかかわらずどの特性が学習可能か、そして力学における物理構造がこれらのあいまいさを制限し、学習可能な性質の集合を拡張することができるかどうかが問題となる。 本研究では、量子チャネルと連続時間進化のための統一的な枠組みの中で、両方の疑問に対処する。 まず、一般量子チャネルとリンドブラディアン力学において、一般化されたパターン移動グラフのサイクル構造を用いて、学習可能なパラメータの組み合わせをすべて特徴付け、明示的なSPAM-robust学習プロトコルを構築して達成可能性を示す。 第二に、コヒーレント構造はこのゲージのあいまいさを劇的に制限し、連続ゲージの自由度を離散的あるいは自明な選択に還元することを示した。 この制限は、純粋にハミルトニアン進化、標的ユニタリに近いノイズの多い量子チャネル、ターゲットハミルトニアンに近いリンドブラディアン力学など、離散時間と連続時間の両方にまたがって現れる。 特に、力学がコヒーレントハミルトニアン形式に近づき続けるとき、すべてのコヒーレント係数と散逸誤差パラメータの広いクラスは個別に学習可能となる。 これらの結果は、SPAM-robust特性の物理的構造を利用するための体系的な経路を確立し、量子デバイスの信頼性の高い校正と制御の基礎となる。

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