論文の概要: Error mitigation via verified phase estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.02538v1
• Date: Tue, 6 Oct 2020 07:44:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-29 20:22:51.155884
• Title: Error mitigation via verified phase estimation
• Title（参考訳）: 検証位相推定による誤差緩和
• Authors: Thomas E. O'Brien, Stefano Polla, Nicholas C. Rubin, William J. Huggins, Sam McArdle, Sergio Boixo, Jarrod R. McClean, and Ryan Babbush
• Abstract要約: 本稿では,量子位相推定に基づく新しい誤差低減手法を提案する。 制御量子ビットを使わずに機能に適応できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.25295633594332334
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The accumulation of noise in quantum computers is the dominant issue stymieing the push of quantum algorithms beyond their classical counterparts. We do not expect to be able to afford the overhead required for quantum error correction in the next decade, so in the meantime we must rely on low-cost, unscalable error mitigation techniques to bring quantum computing to its full potential. This paper presents a new error mitigation technique based on quantum phase estimation that can also reduce errors in expectation value estimation (e.g., for variational algorithms). The general idea is to apply phase estimation while effectively post-selecting for the system register to be in the starting state, which allows us to catch and discard errors which knock us away from there. We refer to this technique as "verified phase estimation" (VPE) and show that it can be adapted to function without the use of control qubits in order to simplify the control circuitry for near-term implementations. Using VPE, we demonstrate the estimation of expectation values on numerical simulations of intermediate scale quantum circuits with multiple orders of magnitude improvement over unmitigated estimation at near-term error rates (even after accounting for the additional complexity of phase estimation). Our numerical results suggest that VPE can mitigate against any single errors that might occur; i.e., the error in the estimated expectation values often scale as O(p^2), where p is the probability of an error occurring at any point in the circuit. This property, combined with robustness to sampling noise reveal VPE as a practical technique for mitigating errors in near-term quantum experiments.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータにおけるノイズの蓄積は、量子アルゴリズムの古典的手法を超えての推進を阻害する主要な問題である。 今後10年間、量子エラー訂正に必要なオーバーヘッドを期待できないので、その間、量子コンピューティングを最大限に活用するためには、低コストで計算不能なエラー軽減技術に頼らなければならない。 本稿では,期待値推定における誤差を低減できる量子位相推定に基づく新しい誤差軽減手法を提案する。 一般的な考え方は、システムレジスタが起動状態になるのを効果的に後選択しながらフェーズ推定を適用することです。 この手法を「検証位相推定(verified phase estimation; vpe)」と呼び、短期的実装のための制御回路を単純化するために制御量子ビットを使わずに機能させることができることを示した。 VPEを用いて, 位相推定の複雑さを考慮に入れた後でも) 短期誤差率での未緩和推定よりも, 複数桁の精度向上による中間スケール量子回路の数値シミュレーションにおける期待値の推定を実証した。 我々の数値的な結果は、VPEが発生する可能性のある単一エラーに対して緩和可能であることを示唆している。すなわち、推定期待値の誤差は、回路内の任意の点において発生するエラーの確率であるO(p^2)としてスケールする。 この特性とサンプリングノイズに対するロバスト性を組み合わせることで、VPEは短期量子実験における誤差を緩和する実用的な手法であることが明らかになった。

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