論文の概要: Amplitude estimation via maximum likelihood on noisy quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.16223v3
- Date: Mon, 11 Oct 2021 12:23:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-12 03:28:25.407101
- Title: Amplitude estimation via maximum likelihood on noisy quantum computer
- Title（参考訳）: 雑音量子コンピュータにおける最大確率による振幅推定
- Authors: Tomoki Tanaka, Yohichi Suzuki, Shumpei Uno, Rudy Raymond, Tamiya
Onodera, and Naoki Yamamoto
- Abstract要約: 超伝導IBM量子デバイスの実験実験を行った。
提案した最大確率推定器は,クエリ数の量子的高速化を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5462326830737805
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recently we find several candidates of quantum algorithms that may be
implementable in near-term devices for estimating the amplitude of a given
quantum state, which is a core sub- routine in various computing tasks such as
the Monte Carlo methods. One of those algorithms is based on the maximum
likelihood estimate with parallelized quantum circuits. In this paper, we
extend this method so that it incorporates the realistic noise effect, and then
give an experimental demonstration on a superconducting IBM Quantum device. The
maximum likelihood estimator is constructed based on the model assuming the
depolarization noise. We then formulate the problem as a two-parameters
estimation problem with respect to the target amplitude parameter and the noise
parameter. In particular we show that there exist anomalous target values,
where the Fisher information matrix becomes degenerate and consequently the
estimation error cannot be improved even by increasing the number of amplitude
amplifications. The experimental demonstration shows that the proposed maximum
likelihood estimator achieves quantum speedup in the number of queries, though
the estimation error saturates due to the noise. This saturated value of
estimation error is consistent to the theory, which implies the validity of the
depolarization noise model and thereby enables us to predict the basic
requirement on the hardware components (particularly the gate error) in quantum
computers to realize the quantum speedup in the amplitude estimation task.
- Abstract（参考訳）: 近年,モンテカルロ法などの様々な計算タスクにおけるコアサブルーチンである与えられた量子状態の振幅を推定するために,短期デバイスで実装可能な量子アルゴリズムの候補がいくつか発見されている。
これらのアルゴリズムの1つは、並列化量子回路を用いた最大推定値に基づいている。
本稿では,本手法を拡張し,現実的なノイズ効果を取り入れた上で,超電導IBM量子デバイス上での実験実験を行う。
デポーラライズノイズを仮定したモデルに基づいて最大度推定器を構成する。
次に,対象振幅パラメータと雑音パラメータに関して2パラメータ推定問題として問題を定式化する。
特に,フィッシャー情報行列が縮退する異常な目標値が存在することを示し,振幅増幅数を増加しても推定誤差が改善できないことを示した。
実験により,提案した最大推定器は,ノイズにより推定誤差が飽和するにもかかわらず,クエリ数の量子スピードアップを達成することを示した。
この推定誤差の飽和値は、脱分極ノイズモデルの妥当性を示唆する理論と一致し、量子コンピュータにおけるハードウェアコンポーネント(特にゲートエラー)の基本要件を予測し、振幅推定タスクにおける量子スピードアップを実現することができる。
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