2026-04-12T03:53:28Z https://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/oai

oai:ipsj.ixsq.nii.ac.jp:00213204 2025-01-19T17:14:05Z 1164:10193:10565:10720

コヒーレントノイズ下の表面符号におけるフォールトトレラント量子誤り訂正のサンプリングに基づいたシミュレーション Sampling-based quasi-probability simulation for fault-tolerant quantum error correction on the surface codes under coherent noise 八角, 繁男 御手洗, 光祐 藤井, 啓祐 Shigeo, Hakkaku Kosuke, Mitarai Keisuke, Fujii 本研究では，コヒーレントノイズ下でのフォールトトレラント量子誤り訂正のサンプリングに基づいたシミュレーション方法を提案する．このシミュレーションでは，過回転に起因するコヒーレントノイズとインコヒーレントノイズの混合ノイズを擬確率分布により Clifford チャンネルに分解する．そして，適切な後処理を施し Clifford チャンネルをサンプルすることで，論理エラー率の不偏推定量を構成する．また，チャンネルロバストネスによりサンプリングコストを評価することを通じて，フルベクトルシミュレーションでは困難な比較的大きな符号距離を持つ平面表面符号ですら，提案したサンプリングベースの手法が実行可能であることを示した．デモンストレーションとして，符号距離が 5 で 81 量子ビットからなる平面表面符号のノイズのある反復的なシンドローム測定をシミュレーションした．その結果，コヒーレントエラーにより論理エラーが増加することを示した．これは，擬確率分布シミュレーションを意味のある課題に実用化したものであり，近未来の量子デバイス上で実験的に量子誤り訂正を研究する上で有用である． We propose a sampling-based simulation for fault-tolerant quantum error correction under coherent noise. A mixture of incoherent and coherent noise, possibly due to over-rotation, is decomposed into Clifford channels with a quasiprobability distribution. Then an unbiased estimator of the logical error probability is constructed by sampling Clifford channels with appropriate post-processing. We characterize the sampling cost via the channel robustness and find that the proposed method is feasible even for planar surface codes with relatively large code distances intractable for full state-vector simulations. We simulate repetitive faulty syndrome measurements on the planar surface code of distance 5 with 81 qubits as a demonstration. We find that the coherent error increases the logical error rate. This is a practical application of the quasiprobability simulation for a meaningful task and would be useful to explore experimental quantum error correction on the near-term quantum devices. technical report 情報処理学会 2021-10-07 application/pdf 量子ソフトウェア（QS） 10 2021-QS-4 1 7 2435-6492 AA12894105 https://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/record/213204/files/IPSJ-QS21004010.pdf jpn