論文の概要: Qubit-efficient exponential suppression of errors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.06056v2
• Date: Wed, 24 Mar 2021 20:48:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 12:00:32.283074
• Title: Qubit-efficient exponential suppression of errors
• Title（参考訳）: 誤りの量子効率指数的抑制
• Authors: Piotr Czarnik, Andrew Arrasmith, Lukasz Cincio, Patrick J. Coles
• Abstract要約: 近年のブレークスルーは、エラーを指数的に抑制する手法を導入している。 アクティブな量子ビットリセットを用いて、このブレークスルーをはるかに少ない量子ビットに適応させる方法を提案する。 以上の結果から,REQUESTは3N+1$キュービット未満の仮想蒸留よりも高い性能を保ちながら,仮想蒸留手法の誤差の指数的抑制を再現できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8258451067861933
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Achieving a practical advantage with near-term quantum computers hinges on having effective methods to suppress errors. Recent breakthroughs have introduced methods capable of exponentially suppressing errors by preparing multiple noisy copies of a state and virtually distilling a more purified version. Here we present an alternative method, the Resource-Efficient Quantum Error Suppression Technique (REQUEST), that adapts this breakthrough to much fewer qubits by making use of active qubit resets, a feature now available on commercial platforms. Our approach exploits a space/time trade-off to achieve a similar error reduction using only $2N+1$ qubits as opposed to $MN+1$ qubits, for $M$ copies of an $N$ qubit state. Additionally, we propose a method using near-Clifford circuits to find the optimal number of these copies in the presence of realistic noise, which limits this error suppression. We perform a numerical comparison between the original method and our qubit-efficient version with a realistic trapped-ion noise model. We find that REQUEST can reproduce the exponential suppression of errors of the virtual distillation approach, while out-performing virtual distillation when fewer than $3N+1$ qubits are available. Finally, we examine the scaling of the number of shots $N_S$ required for REQUEST to achieve useful corrections. We find that $N_S$ remains reasonable well into the quantum advantage regime where $N$ is hundreds of qubits.
• Abstract（参考訳）: 短期量子コンピュータの実用上の利点は、エラーを抑える効果的な方法を持つことにある。 最近のブレークスルーは、状態の複数のノイズコピーを作成し、より精製されたバージョンを仮想的に蒸留することで、エラーを指数関数的に抑制する手法を導入している。 本稿では,このブレークスルーを,商用プラットフォームで利用可能なアクティブな量子ビットリセットを利用することで,より少ない量子ビットに適応させる,リソース効率の高い量子エラー抑制手法(request)を提案する。 提案手法では,$MN+1$ qubits に対して$MN+1$ qubits しか使用せず,$N+1$ qubits に対して$M$ qubits で類似の誤差低減を実現する。 さらに,この誤り抑制を制限した現実的な雑音が存在する場合に最適なコピー数を求めるために,ニアクリフォード回路を用いた手法を提案する。 我々は,本手法とクビット効率版との数値的な比較を行い,現実的な捕捉イオンノイズモデルを用いた。 以上の結果から,REQUESTは3N+1$キュービット未満の仮想蒸留よりも高い性能を保ちながら,仮想蒸留手法の誤差の指数的抑制を再現できることがわかった。 最後に,REQUESTが有効な補正を行うために必要なショット数N_S$のスケーリングについて検討する。 我々は、$N_S$が数百の量子ビットである量子アドバンストレジームにおいて妥当な値であることを発見した。

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