論文の概要: Implementing a Ternary Decomposition of the Toffoli Gate on
Fixed-FrequencyTransmon Qutrits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.00558v1
- Date: Wed, 1 Sep 2021 18:01:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 10:55:24.374507
- Title: Implementing a Ternary Decomposition of the Toffoli Gate on
Fixed-FrequencyTransmon Qutrits
- Title(参考訳): 固定周波数トランスモンクトリット上での toffoli ゲートの三元分解の実施
- Authors: Alexey Galda, Michael Cubeddu, Naoki Kanazawa, Prineha Narang, Nathan
Earnest-Noble
- Abstract要約: クラウド対応固定周波数超伝導トランスモン上でのマルチキュービット動作の3次分解を実験的に実証した。
一方,最適順序保存二分分解は8つのtextttCNOTを用いている。
- 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 computation is conventionally performed using quantum operations
acting on two-level quantum bits, or qubits. Qubits in modern quantum computers
suffer from inevitable detrimental interactions with the environment that cause
errors during computation, with multi-qubit operations often being a primary
limitation. Most quantum devices naturally have multiple accessible energy
levels beyond the lowest two traditionally used to define a qubit. Qudits offer
a larger state space to store and process quantum information, reducing
complexity of quantum circuits and improving efficiency of quantum algorithms.
Here, we experimentally demonstrate a ternary decomposition of a multi-qubit
operation on cloud-enabled fixed-frequency superconducting transmons.
Specifically, we realize an order-preserving Toffoli gate consisting of four
two-transmon operations, whereas the optimal order-preserving binary
decomposition uses eight \texttt{CNOT}s on a linear transmon topology. Both
decompositions are benchmarked via truth table fidelity where the ternary
approach outperforms on most sets of transmons on \texttt{ibmq\_jakarta}, and
is further benchmarked via quantum process tomography on one set of transmons
to achieve an average gate fidelity of 78.00\% $\pm$ 1.93\%.
- Abstract(参考訳): 量子計算は従来、2レベル量子ビットまたは量子ビットに作用する量子演算を用いて行われる。
現代の量子コンピュータにおける量子ビットは、計算中にエラーを引き起こす環境との必然的な有害な相互作用に苦しむ。
ほとんどの量子デバイスは、伝統的に量子ビットを定義するために使用される最低2以上の複数のアクセス可能なエネルギーレベルを持つ。
Quditsは量子情報の保存と処理のためのより大きな状態空間を提供し、量子回路の複雑さを減らし、量子アルゴリズムの効率を向上させる。
本稿では,クラウド対応固定周波数超伝導トランスモン上でのマルチキュービット動作の3次分解実験を行った。
具体的には、4つの2-トランスモン演算からなる秩序保存トッフォリゲートを実現する一方、最適秩序保存二元分解は線形トランスモン位相上の8つの \texttt{cnot} を用いる。
どちらの分解も真理表の忠実度によってベンチマークされ、三項のアプローチは、ほとんどのトランモンのセットでより優れており、さらに1つのトランモンのセットで量子プロセストモグラフィーにより78.00\%$\pm$ 1.93\%の平均ゲート忠実度を達成する。
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