論文の概要: Mitigating realistic noise in practical noisy intermediate-scale quantum devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.04891v4
• Date: Tue, 22 Dec 2020 01:54:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-11 13:09:04.181085
• Title: Mitigating realistic noise in practical noisy intermediate-scale quantum devices
• Title（参考訳）: 実用的な中規模量子デバイスにおける現実的なノイズの緩和
• Authors: Jinzhao Sun, Xiao Yuan, Takahiro Tsunoda, Vlatko Vedral, Simon C. Bejamin, Suguru Endo
• Abstract要約: 量子エラー緩和(QEM)は、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスに不可欠である。 従来のQEM方式の多くは、各ゲートの前後にノイズが現れる離散ゲートベース回路を前提としている。 新たなQEM法により効果的に抑制できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5872014229110214
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error mitigation (QEM) is vital for noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. While most conventional QEM schemes assume discrete gate-based circuits with noise appearing either before or after each gate, the assumptions are inappropriate for describing realistic noise that may have strong gate-dependence and complicated nonlocal effects, and general computing models such as analog quantum simulators. To address these challenges, we first extend the scenario, where each computation process, being either digital or analog, is described by a continuous time evolution. For noise from imperfections of the engineered Hamiltonian or additional noise operators, we show it can be effectively suppressed by a novel stochastic QEM method. Since our method only assumes accurate single qubit controls, it is applicable to all digital quantum computers and various analog simulators. Meanwhile, errors in the mitigation procedure can be suppressed by leveraging the Richardson extrapolation method. As we numerically test our method with various Hamiltonians under energy relaxation and dephasing noise and digital quantum circuits with additional two-qubit crosstalk, we show an improvement of simulation accuracy by two orders. We assess the resource cost of our scheme and conclude the feasibility of accurate quantum computing with NISQ devices.
• Abstract（参考訳）: 雑音中規模量子(nisq)デバイスでは量子誤差緩和(qem)が不可欠である。 従来のqem方式では、各ゲートの前後にノイズが現れる離散ゲート型回路を想定しているが、強いゲート依存性と複雑な非局所効果を持つ現実的なノイズやアナログ量子シミュレータなどの一般計算モデルの記述には不適当である。 これらの課題に対処するために、我々はまず、デジタルまたはアナログである各計算プロセスが連続時間発展によって記述されるシナリオを拡張します。 工学的ハミルトニアンあるいは付加的な雑音作用素の不完全性による雑音に対しては、新しい確率的QEM法により効果的に抑制できることを示す。 本手法は正確な単一量子ビット制御しか想定しないため,全てのデジタル量子コンピュータやアナログシミュレータに適用可能である。 一方、リチャードソン補間法を利用して緩和手順の誤差を抑制することができる。 2量子ビットクロストークによるエネルギー緩和とノイズ強調下での様々なハミルトニアンの手法とディジタル量子回路を用いて数値実験を行い,シミュレーション精度を2桁改善することを示す。 我々は,提案方式の資源コストを評価し,NASQデバイスによる正確な量子コンピューティングの実現可能性について検討する。

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