Fugu-MT 論文翻訳(概要): Noise in Digital and Digital-Analog Quantum Computation

論文の概要: Noise in Digital and Digital-Analog Quantum Computation

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.12969v2
Date: Wed, 21 Dec 2022 11:30:25 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-03-20 19:23:17.544928
Title: Noise in Digital and Digital-Analog Quantum Computation
Title（参考訳）: ディジタル・アナログ量子計算におけるノイズ
Authors: Paula Garc\'ia-Molina, Ana Martin, Mikel Garcia de Andoin, and Mikel Sanz
Abstract要約: 量子コンピューティングにおける現在のノイズ中間スケール量子(NISQ)時代は、量子プロセッサの使用によって特徴づけられる。これにより、量子アルゴリズムの実装におけるスケーラビリティが制限される。デジタルアナログ量子コンピューティングは、よりレジリエントな代替量子コンピューティングパラダイムとして提案されている。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Quantum computing uses quantum resources provided by the underlying quantum nature of matter to enhance classical computation. However, the current Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) era in quantum computing is characterized by the use of quantum processors comprising from a few tens to, at most, a few hundreds of physical qubits without implementing quantum error correction techniques. This limits the scalability in the implementation of quantum algorithms. Digital-analog quantum computing (DAQC) has been proposed as a more resilient alternative quantum computing paradigm to outperform digital quantum computation within the NISQ era framework. It arises from adding the flexibility provided by fast single-qubit gates to the robustness of analog quantum simulations. Here, we perform a careful comparison between the digital and digital-analog paradigms under the presence of noise sources. The comparison is illustrated by comparing the performance of the quantum Fourier transform and quantum phase estimation algorithms under a wide range of single- and two-qubit noise sources. Indeed, we obtain that when the different noise channels usually present in superconducting quantum processors are considered, the fidelity of these algorithms for the digital-analog paradigm outperforms the one obtained for the digital approach. Additionally, this difference grows when the size of the processor scales up, making DAQC a sensible alternative paradigm in the NISQ era. Finally, we show how to adapt the DAQC paradigm to quantum error mitigation techniques for canceling different noise sources, including the bang error.
Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、物質の量子的な性質によって提供される量子リソースを使用して、古典的計算を強化する。しかし、現在の量子コンピューティングにおけるノイズの多い中間スケール量子(nisq)時代の特徴は、数個の量子プロセッサから、少なくとも数百の物理量子ビットまで、量子エラー訂正技術を実装しない量子プロセッサを使用することである。これにより量子アルゴリズムの実装におけるスケーラビリティが制限される。デジタルアナログ量子コンピューティング(DAQC)は、NISQ時代の枠組みにおいて、デジタル量子コンピューティングを上回る弾力的な代替量子コンピューティングパラダイムとして提案されている。これは、アナログ量子シミュレーションの堅牢性に高速な単一量子ゲートによって提供される柔軟性を追加することから生じる。ここでは、ノイズ源の存在下で、デジタル・アナログパラダイムとデジタル・アナログパラダイムを慎重に比較する。この比較は、量子フーリエ変換と量子位相推定アルゴリズムの性能を、広範囲の単一および2量子ノイズ源で比較することによって示される。実際、超伝導量子プロセッサに通常存在する異なるノイズチャネルが考慮されるとき、デジタルアナログパラダイムのためのこれらのアルゴリズムの忠実性はデジタルアプローチで得られるものよりも優れている。さらに、プロセッサのサイズが大きくなると、この差は増大し、DAQCはNISQ時代の合理的な代替パラダイムとなる。最後に、バン誤りを含む異なるノイズ源をキャンセルするための量子誤差軽減手法にDAQCパラダイムを適用する方法を示す。

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