論文の概要: Scalable evaluation of quantum-circuit error loss using Clifford sampling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.10019v1
• Date: Mon, 20 Jul 2020 11:51:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-08 23:16:28.398246
• Title: Scalable evaluation of quantum-circuit error loss using Clifford sampling
• Title（参考訳）: クリフォードサンプリングによる量子回路誤差損失のスケーラブル評価
• Authors: Zhen Wang, Yanzhu Chen, Zixuan Song, Dayue Qin, Hekang Li, Qiujiang Guo, H. Wang, Chao Song, Ying Li
• Abstract要約: 我々は2次誤差損失と最終状態忠実度損失を用いて量子回路を特徴づける。 これらの損失関数は、クリフォード支配回路からのサンプリングにより、スケーラブルな方法で効率的に評価できることが示されている。 この結果から,中間規模量子状態における最適化型量子デバイスとアルゴリズム設計への道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.140947383885262
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A major challenge in developing quantum computing technologies is to accomplish high precision tasks by utilizing multiplex optimization approaches, on both the physical system and algorithm levels. Loss functions assessing the overall performance of quantum circuits can provide the foundation for many optimization techniques. In this paper, we use the quadratic error loss and the final-state fidelity loss to characterize quantum circuits. We find that the distribution of computation error is approximately Gaussian, which in turn justifies the quadratic error loss. It is shown that these loss functions can be efficiently evaluated in a scalable way by sampling from Clifford-dominated circuits. We demonstrate the results by numerically simulating ten-qubit noisy quantum circuits with various error models as well as executing four-qubit circuits with up to ten layers of two-qubit gates on a superconducting quantum processor. Our results pave the way towards the optimization-based quantum device and algorithm design in the intermediate-scale quantum regime.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング技術の開発における大きな課題は、物理システムとアルゴリズムのレベルで多重最適化アプローチを利用することで、高精度なタスクを達成することである。 量子回路全体の性能を評価する損失関数は、多くの最適化技術の基礎となる。 本稿では,2次誤差損失と最終状態忠実損失を用いて量子回路を特徴づける。 計算誤差の分布はおよそガウス的であり、二次誤差損失を正当化する。 これらの損失関数はクリフォード支配回路からのサンプリングにより,スケーラブルな評価が可能である。 本研究では,10量子ビット量子回路を様々な誤差モデルで数値シミュレーションし,最大10層の2量子ゲートを持つ4量子ビット回路を超伝導量子プロセッサ上で実行した。 この結果から,中間規模量子状態における最適化型量子デバイスとアルゴリズム設計への道を開いた。

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