論文の概要: Randomized compiling for scalable quantum computing on a noisy
superconducting quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.00215v2
- Date: Wed, 12 May 2021 03:43:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-30 12:16:14.746522
- Title: Randomized compiling for scalable quantum computing on a noisy
superconducting quantum processor
- Title（参考訳）: 雑音量子プロセッサを用いたスケーラブル量子コンピューティングのためのランダムコンパイル
- Authors: Akel Hashim, Ravi K. Naik, Alexis Morvan, Jean-Loup Ville, Bradley
Mitchell, John Mark Kreikebaum, Marc Davis, Ethan Smith, Costin Iancu, Kevin
P. O'Brien, Ian Hincks, Joel J. Wallman, Joseph Emerson, Irfan Siddiqi
- Abstract要約: コヒーレントエラーは予測不可能な方法で量子アルゴリズムの性能を制限する。
ランダム化ベンチマークと関連するプロトコルによって測定された平均誤差率は、コヒーレントエラーの完全な影響には敏感ではない。
この結果から,現代の雑音量子プロセッサの性能を生かし,予測するためにランダム化コンパイルが利用可能であることが示唆された。
- 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: The successful implementation of algorithms on quantum processors relies on
the accurate control of quantum bits (qubits) to perform logic gate operations.
In this era of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computing, systematic
miscalibrations, drift, and crosstalk in the control of qubits can lead to a
coherent form of error which has no classical analog. Coherent errors severely
limit the performance of quantum algorithms in an unpredictable manner, and
mitigating their impact is necessary for realizing reliable quantum
computations. Moreover, the average error rates measured by randomized
benchmarking and related protocols are not sensitive to the full impact of
coherent errors, and therefore do not reliably predict the global performance
of quantum algorithms, leaving us unprepared to validate the accuracy of future
large-scale quantum computations. Randomized compiling is a protocol designed
to overcome these performance limitations by converting coherent errors into
stochastic noise, dramatically reducing unpredictable errors in quantum
algorithms and enabling accurate predictions of algorithmic performance from
error rates measured via cycle benchmarking. In this work, we demonstrate
significant performance gains under randomized compiling for the four-qubit
quantum Fourier transform algorithm and for random circuits of variable depth
on a superconducting quantum processor. Additionally, we accurately predict
algorithm performance using experimentally-measured error rates. Our results
demonstrate that randomized compiling can be utilized to leverage and predict
the capabilities of modern-day noisy quantum processors, paving the way forward
for scalable quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 量子プロセッサにおけるアルゴリズムの実装は、論理ゲート演算を実行するために量子ビット(量子ビット)の正確な制御に依存している。
ノイズの多い中間スケール量子 (NISQ) 計算の時代において、量子ビットの制御における体系的な誤校正、ドリフト、クロストークは、古典的なアナログを持たないコヒーレントな形のエラーにつながる。
コヒーレントエラーは予測不可能な方法で量子アルゴリズムの性能を著しく制限し、信頼性の高い量子計算を実現するためにはその影響を緩和する必要がある。
さらに、ランダム化されたベンチマークと関連するプロトコルによって測定される平均誤差率は、コヒーレントなエラーの完全な影響に敏感ではないため、量子アルゴリズムのグローバルな性能を確実に予測することはできない。
ランダムコンパイルは、コヒーレントなエラーを確率的ノイズに変換し、量子アルゴリズムの予測不可能なエラーを劇的に低減し、サイクルベンチマークによって測定されたエラーレートからアルゴリズムのパフォーマンスの正確な予測を可能にすることで、これらの性能制限を克服するために設計されたプロトコルである。
本研究では、4量子ビット量子フーリエ変換アルゴリズムと、超伝導量子プロセッサ上での可変深さのランダム回路のランダム化による性能向上を実証する。
さらに,実験誤差率を用いてアルゴリズムの性能を正確に予測する。
この結果から,現代の雑音量子プロセッサの能力の活用と予測にランダム化コンパイルを用いることで,スケーラブルな量子コンピューティングへの道を歩むことができた。
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