論文の概要: Error Mitigation in Quantum Computers through Instruction Scheduling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.01760v2
• Date: Wed, 10 Nov 2021 18:48:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 15:15:52.250045
• Title: Error Mitigation in Quantum Computers through Instruction Scheduling
• Title（参考訳）: 命令スケジューリングによる量子コンピュータの誤り軽減
• Authors: Kaitlin N. Smith, Gokul Subramanian Ravi, Prakash Murali, Jonathan M. Baker, Nathan Earnest, Ali Javadi-Abhari, Frederic T. Chong
• Abstract要約: 現在の量子デバイスは、長期にわたって量子情報の保存を妨げているエラーの急速な蓄積に悩まされている。 本稿では,量子回路内の単一量子ビットゲートの最適実行スケジュールをピンポイントするTimeStitchを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.0230815242347475
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum systems have potential to demonstrate significant computational advantage, but current quantum devices suffer from the rapid accumulation of error that prevents the storage of quantum information over extended periods. The unintentional coupling of qubits to their environment and each other adds significant noise to computation, and improved methods to combat decoherence are required to boost the performance of quantum algorithms on real machines. While many existing techniques for mitigating error rely on adding extra gates to the circuit, calibrating new gates, or extending a circuit's runtime, this paper's primary contribution leverages the gates already present in a quantum program without extending circuit duration. We exploit circuit slack for single-qubit gates that occur in idle windows, scheduling the gates such that their timing can counteract some errors. Spin-echo corrections that mitigate decoherence on idling qubits act as inspiration for this work. Theoretical models, however, fail to capture all sources of noise in NISQ devices, making practical solutions necessary that better minimize the impact of unpredictable errors in quantum machines. This paper presents TimeStitch: a novel framework that pinpoints the optimum execution schedules for single-qubit gates within quantum circuits. TimeStitch, implemented as a compilation pass, leverages the reversible nature of quantum computation to boost the success of circuits on real quantum machines.
• Abstract（参考訳）: 量子システムは、大きな計算上の利点を示す可能性があるが、現在の量子デバイスは、長い期間にわたって量子情報の保存を妨げるエラーの急速な蓄積に苦しむ。 量子ビットの環境への非意図的な結合は計算に重大なノイズを与え、実マシン上での量子アルゴリズムの性能を高めるためにデコヒーレンスと戦う方法の改善が必要である。 回路に余分なゲートを追加すること、新しいゲートを校正すること、あるいは回路のランタイムを拡張することなど、エラーを緩和するための既存の技術の多くは、回路長を延ばさずに量子プログラムにすでに存在するゲートを活用する。 アイドルウィンドウで発生する単一キュービットゲートの回路スラックを利用して、そのタイミングが何らかのエラーに対処できるようにゲートをスケジューリングする。 アイドリングキュービットのデコヒーレンスを軽減するスピンエコ補正は、この研究のインスピレーションとなる。 しかし理論的モデルは、nisqデバイスにおける全てのノイズ源を捉えることができず、量子マシンにおける予測不能なエラーの影響を最小化するための実用的な解決策が必要となる。 本稿では,量子回路内の単一量子ビットゲートの最適実行スケジュールをピンポイントする新しいフレームワークTimeStitchを提案する。 コンパイルパスとして実装されたtimestitchは、量子計算の可逆性を活用して、実際の量子マシンにおける回路の成功を促進する。

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