論文の概要: Gleipnir: Toward Practical Error Analysis for Quantum Programs (Extended Version)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.06349v2
• Date: Mon, 19 Apr 2021 18:29:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-03 23:32:09.778452
• Title: Gleipnir: Toward Practical Error Analysis for Quantum Programs (Extended Version)
• Title（参考訳）: gleipnir: 量子プログラムの実用的エラー解析に向けて(拡張版)
• Authors: Runzhou Tao, Yunong Shi, Jianan Yao, John Hui, Frederic T. Chong, Ronghui Gu
• Abstract要約: Gleipnirは、量子プログラムにおける検証済みエラー境界を実用的に計算するための新しい方法論である。 Gleipnir は $(hatrho,delta)$-diamond ノルムメートル法に基づいて、ノイズの多い量子プログラムにおけるエラー境界を推論するための軽量な論理を特徴とする。 実験の結果、Gleipnirは10から100キュービットの実世界の量子プログラムに対して、タイトなエラー境界を効率的に生成できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.349076549152475
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Practical error analysis is essential for the design, optimization, and evaluation of Noisy Intermediate-Scale Quantum(NISQ) computing. However, bounding errors in quantum programs is a grand challenge, because the effects of quantum errors depend on exponentially large quantum states. In this work, we present Gleipnir, a novel methodology toward practically computing verified error bounds in quantum programs. Gleipnir introduces the $(\hat\rho,\delta)$-diamond norm, an error metric constrained by a quantum predicate consisting of the approximate state $\hat\rho$ and its distance $\delta$ to the ideal state $\rho$. This predicate $(\hat\rho,\delta)$ can be computed adaptively using tensor networks based on the Matrix Product States. Gleipnir features a lightweight logic for reasoning about error bounds in noisy quantum programs, based on the $(\hat\rho,\delta)$-diamond norm metric. Our experimental results show that Gleipnir is able to efficiently generate tight error bounds for real-world quantum programs with 10 to 100 qubits, and can be used to evaluate the error mitigation performance of quantum compiler transformations.
• Abstract（参考訳）: ノイズ中間スケール量子(NISQ)コンピューティングの設計,最適化,評価には,現実的なエラー解析が不可欠である。 しかし、量子プログラムにおける境界誤差は、指数関数的に大きな量子状態に依存するため、大きな課題である。 本稿では,量子プログラムにおける検証誤差境界を現実的に計算する新しい手法であるGleipnirを紹介する。 gleipnir は $(\hat\rho,\delta)$-diamond norm を導入する。これは近似状態 $\hat\rho$ と理想状態 $\rho$ との距離 $\delta$ からなる量子述語によって制約された誤差計量である。 この述語 $(\hat\rho,\delta)$ は Matrix Product States に基づいてテンソルネットワークを用いて適応的に計算できる。 Gleipnir は $(\hat\rho,\delta)$-diamond ノルムメートル法に基づいて、ノイズの多い量子プログラムにおけるエラー境界を推論するための軽量な論理を特徴とする。 実験の結果,Gleipnir は 10 から 100 キュービットの実世界の量子プログラムに対して高い誤差境界を効率的に生成でき,量子コンパイラ変換の誤差軽減性能を評価することができることがわかった。

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