論文の概要: Bridging Pulse and Circuit Levels: A Geometric Framework for Deterministic Error Suppression

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.06291v1
• Date: Wed, 04 Nov 2026 10:26:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-06 03:25:58.058779
• Title: Bridging Pulse and Circuit Levels: A Geometric Framework for Deterministic Error Suppression
• Title（参考訳）: ブリッジングパルスと回路レベル:決定論的エラー抑制のための幾何学的枠組み
• Abstract要約: ノイズの多い環境での量子エラーは、量子情報技術の進歩の大きな障害である。 論理符号化や補助量子ビットを必要としない回路レベルでの動的量子誤り訂正のためのフレームワークを提案する。 本研究は,耐故障性以前に高耐雑音性量子回路を実現するための経路を照らす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.924519518012081
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum errors in noisy environments remain a major obstacle to advancing quantum information technology. Standard quantum error correction requires massive ancillary qubit overhead, motivating the need for hardware-efficient mitigation strategies. In this work, we propose a framework for dynamical quantum error correction at the circuit level, requiring no logical encoding or ancillary qubits. By extending a geometric framework (originally developed for creating dynamical error-correcting gates at the control pulse level) to the discrete dynamics of digital circuits, we map the accumulation of coherent errors to trajectories in a high-dimensional error space. We demonstrate that inserting deterministically optimized twirling gate sequences actively shapes these trajectories, utilizing destructive interference to keep the accumulated error bounded with error scaling $\mathcal{O}(1)$. This deterministic path-shaping suppresses circuit errors fundamentally differently than the stochastic random-walk behavior of standard randomized compiling with error scaling $\mathcal{O}(\sqrt{N})$. Furthermore, we show that this circuit-level dynamical correction synergizes with pulse-level robust control, providing an analytical bridge between continuous noise dynamics and discrete quantum compilation. This research illuminates pathways to achieving highly noise-resistant quantum circuits prior to the era of fault tolerance.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い環境での量子エラーは、量子情報技術の進歩の大きな障害である。 標準的な量子エラー補正は、ハードウェア効率の緩和戦略の必要性を動機として、膨大なアクビットオーバーヘッドを必要とする。 本研究では,論理符号化や補助量子ビットを必要としない回路レベルでの動的量子誤り訂正のためのフレームワークを提案する。 幾何学的枠組み(元は制御パルスレベルで動的エラー補正ゲートを作成するために開発された)をデジタル回路の離散力学に拡張することにより、コヒーレントエラーの蓄積を高次元誤差空間の軌跡にマッピングする。 決定論的に最適化されたツイリングゲート列の挿入がこれらのトラジェクトリを積極的に形成し、破壊的干渉を利用して、累積誤差をエラースケーリング$\mathcal{O}(1)$に拘束することを示した。 この決定論的経路整形は、誤差スケーリング$\mathcal{O}(\sqrt{N})$の標準ランダム化コンパイルの確率的ランダムウォーク動作と根本的に異なる回路誤差を抑制する。 さらに、この回路レベルの動的補正はパルスレベルのロバスト制御と相乗効果を示し、連続雑音力学と離散量子コンパイルの間の解析的ブリッジを提供する。 本研究は,耐故障性以前に高耐雑音性量子回路を実現するための経路を照らす。

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