論文の概要: Fundamental limits of quantum error mitigation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.04457v5
• Date: Thu, 22 Sep 2022 11:57:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 18:17:06.598130
• Title: Fundamental limits of quantum error mitigation
• Title（参考訳）: 量子誤差緩和の基礎的限界
• Authors: Ryuji Takagi and Suguru Endo and Shintaro Minagawa and Mile Gu
• Abstract要約: 本稿では, サンプリングオーバーヘッドの関数として, 誤差軽減アルゴリズムが計算誤差を低減する方法を示す。 この結果から、与えられた量子誤り軽減戦略が最適であり、改善の余地があるかどうかを識別する手段が提供される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The inevitable accumulation of errors in near-future quantum devices represents a key obstacle in delivering practical quantum advantages, motivating the development of various quantum error-mitigation methods. Here, we derive fundamental bounds concerning how error-mitigation algorithms can reduce the computation error as a function of their sampling overhead. Our bounds place universal performance limits on a general error-mitigation protocol class. We use them to show (1) that the sampling overhead that ensures a certain computational accuracy for mitigating local depolarizing noise in layered circuits scales exponentially with the circuit depth for general error-mitigation protocols and (2) the optimality of probabilistic error cancellation among a wide class of strategies in mitigating the local dephasing noise on an arbitrary number of qubits. Our results provide a means to identify when a given quantum error-mitigation strategy is optimal and when there is potential room for improvement.
• Abstract（参考訳）: 近い将来の量子デバイスにおけるエラーの必然的な蓄積は、実用的な量子利点をもたらす上で重要な障害であり、様々な量子エラー緩和法の開発を動機付けている。 ここでは, サンプリングオーバーヘッドの関数として, 誤差軽減アルゴリズムが計算誤差を低減する方法に関する基礎的境界を導出する。 我々の境界は、一般的なエラー軽減プロトコルクラスに普遍的な性能制限を課す。 これらの手法を用いて,(1)回路の局所偏極雑音を緩和するための一定の計算精度を保証するサンプリングオーバーヘッドが,一般の誤差低減プロトコルの回路深さと指数関数的にスケールすること,(2)局所偏極雑音を任意の量子ビット数で緩和する幅広い戦略の確率的誤差キャンセルの最適性を示す。 この結果は、与えられた量子誤差緩和戦略が最適であるときと、改善の余地があるときを特定する手段を提供する。

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