論文の概要: Testing Scalable Bell Inequalities for Quantum Graph States on IBM Quantum Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.10307v1
• Date: Mon, 25 Jan 2021 18:46:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 00:42:38.054752
• Title: Testing Scalable Bell Inequalities for Quantum Graph States on IBM Quantum Devices
• Title（参考訳）: IBM量子デバイス上での量子グラフ状態のスケーラブルベル不等式試験
• Authors: Bo Yang, Rudy Raymond, Hiroshi Imai, Hyungseok Chang, and Hidefumi Hiraishi
• Abstract要約: ベルの不等式は、非局所的な量子状態と局所的な測定値から量子デバイスの品質をテスト、検証するのに有用である。 我々は、グラフ状態によって最大に侵害されるスケーラブルで堅牢な不等式に基づいて、IBM Quantumデバイスにおけるベルの不等式違反を報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.070269792417041
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Testing and verifying imperfect multi-qubit quantum devices are important as such noisy quantum devices are widely available today. Bell inequalities are known useful for testing and verifying the quality of the quantum devices from their nonlocal quantum states and local measurements. There have been many experiments demonstrating the violations of Bell inequalities but they are limited in the number of qubits and the types of quantum states. We report violations of Bell inequalities on IBM Quantum devices based on the scalable and robust inequalities maximally violated by graph states as proposed by Baccari et al. (Ref.[1]). The violations are obtained from the quantum states of path graphs up to 57 and 21 qubits on the 65-qubit and 27-qubit IBM Quantum devices, respectively, and from those of star graphs up to 8 and 7 qubits with error mitigation on the same devices. We are able to show violations of the inequalities on various graph states by constructing low-depth quantum circuits producing them, and by applying the readout error mitigation technique. We also point out that quantum circuits for star graph states of size N can be realized with circuits of depth $O(\sqrt n)$ on subdivided honeycomb lattices which are the topology of the 65-qubit IBM Quantum device. Our experiments show encouraging results on the ability of existing quantum devices to prepare entangled quantum states, and provide experimental evidences on the benefit of scalable Bell inequalities for testing them.
• Abstract（参考訳）: 不完全なマルチ量子ビット量子デバイスのテストと検証は、ノイズの多い量子デバイスが現在広く利用可能であるために重要である。 ベルの不等式は、非局所量子状態と局所測定値から量子デバイスの品質を検査し検証するのに有用である。 ベルの不等式違反を実証する実験は数多く行われているが、量子ビットの数や量子状態の種類は限られている。 baccariらによって提唱されたグラフ状態の最大に違反するスケーラブルでロバストな不等式に基づいて,ibm量子デバイスにおけるベル不等式違反を報告する(ref.[1])。 これらの違反は、65量子ビットと27量子ビットのIBM量子デバイス上での57量子ビットと21量子ビットまでの経路グラフの量子状態と、同じデバイス上でエラーを緩和する8量子ビットと7量子ビットまでの星グラフの量子状態から得られる。 低深さ量子回路を構築し,読み出し誤差緩和手法を適用することで,様々なグラフ状態における不等式違反を示すことができる。 また,65量子ビットのibm量子デバイスのトポロジである分分割ハニカム格子上での深さ$o(\sqrt n)$の回路を用いて,nサイズの星グラフ状態の量子回路を実現することもできることを指摘した。 本実験は,既存の量子デバイスが量子状態に絡み合った状態を作る能力を示すとともに,拡張性のあるベルの不等式を試験するために有効であることを示す。

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