論文の概要: Multi-exponential Error Extrapolation and Combining Error Mitigation Techniques for NISQ Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.01265v2
• Date: Thu, 4 Mar 2021 17:38:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-11 20:37:22.644035
• Title: Multi-exponential Error Extrapolation and Combining Error Mitigation Techniques for NISQ Applications
• Title（参考訳）: NISQ応用のための多重指数誤差外挿と複合誤差除去技術
• Authors: Zhenyu Cai
• Abstract要約: 量子ハードウェアにおけるノイズは、量子コンピュータの実装における最大の障害である。 誤り補間は、実験的に実装された誤り軽減手法である。 我々はこれを多重指数誤差外挿に拡張し、パウリ雑音下での有効性のより厳密な証明を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Noise in quantum hardware remains the biggest roadblock for the implementation of quantum computers. To fight the noise in the practical application of near-term quantum computers, instead of relying on quantum error correction which requires large qubit overhead, we turn to quantum error mitigation, in which we make use of extra measurements. Error extrapolation is an error mitigation technique that has been successfully implemented experimentally. Numerical simulation and heuristic arguments have indicated that exponential curves are effective for extrapolation in the large circuit limit with an expected circuit error count around unity. In this article, we extend this to multi-exponential error extrapolation and provide more rigorous proof for its effectiveness under Pauli noise. This is further validated via our numerical simulations, showing orders of magnitude improvements in the estimation accuracy over single-exponential extrapolation. Moreover, we develop methods to combine error extrapolation with two other error mitigation techniques: quasi-probability and symmetry verification, through exploiting features of these individual techniques. As shown in our simulation, our combined method can achieve low estimation bias with a sampling cost multiple times smaller than quasi-probability while without needing to be able to adjust the hardware error rate as required in canonical error extrapolation.
• Abstract（参考訳）: 量子ハードウェアにおけるノイズは、量子コンピュータの実装における最大の障害である。 短期量子コンピュータの実用的応用におけるノイズと戦うために、大きな量子ビットオーバヘッドを必要とする量子誤差補正に頼る代わりに、余分な測定値を利用する量子エラー緩和に目を向ける。 error extrapolationは、実験的に実装されたエラー緩和技術である。 数値シミュレーションとヒューリスティックな議論により、指数曲線は、予測された回路誤差がユニティの周りの大きな回路限界における外挿に有効であることが示されている。 本稿では、これをマルチ指数誤差外挿に拡張し、パウリ雑音下での有効性のより厳密な証明を提供する。 これは数値シミュレーションによりさらに検証され,単指数外挿よりも推定精度が桁違いに向上した。 さらに,これらの手法の特徴を生かして,誤り補間と他の2つの誤り緩和手法,準確率と対称性の検証を組み合わせる手法を開発した。 シミュレーションで示されるように,本手法は,標準誤差推定において必要となるハードウェア誤差率を調整することなく,サンプリングコストを準確率よりも数倍小さくして,推定バイアスを低減できる。

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