論文の概要: Error metric for non-trace-preserving quantum operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.02290v5
• Date: Sun, 8 Oct 2023 19:02:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-13 17:20:49.512323
• Title: Error metric for non-trace-preserving quantum operations
• Title（参考訳）: 非トレース保存量子演算における誤差メトリック
• Authors: Yu Shi, Edo Waks
• Abstract要約: 非トレース保存量子演算における誤差の測定問題について検討する。 本稿では,正規化出力状態間のトレース距離の上限を効率的に設定する誤差計量を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6492255655113395
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study the problem of measuring errors in non-trace-preserving quantum operations, with a focus on their impact on quantum computing. We propose an error metric that efficiently provides an upper bound on the trace distance between the normalized output states from imperfect and ideal operations, while remaining compatible with the diamond distance. As a demonstration of its application, we apply our metric in the analysis of a lossy beam splitter and a nondeterministic conditional sign-flip gate, two primary non-trace-preserving operations in the Knill-Laflamme-Milburn protocol. We then turn to the leakage errors of neutral-atom quantum computers, finding that these errors scale worse than previously anticipated, implying a more stringent fault-tolerant threshold. We also assess the quantum Zeno gate's error using our metric. In a broader context, we discuss the potential of our metric to analyze general postselected protocols, where it can be employed to study error propagation and estimate thresholds in fault-tolerant quantum computing. The results highlight the critical role of our proposed error metric in understanding and addressing challenges in practical quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,非トレース保存量子演算における誤差の測定問題について検討し,量子コンピューティングへの影響に着目した。 ダイヤモンド距離と互換性を維持しつつ,不完全かつ理想的な操作から正規化された出力状態の間のトレース距離の上限を効率的に求める誤差計量を提案する。 その応用の実証として,knill-laflamme-milburnプロトコルにおける2つの主要な非トレース保存操作である損失ビームスプリッタと非決定論的条件付きサインフリップゲートの解析に適用する。 そして、中性原子量子コンピュータの漏れエラーに目を向けると、これらのエラーは以前予想されていたよりも悪化し、耐障害しきい値がより厳しくなる。 また,量子ゼノゲートの誤差を測定基準を用いて評価する。 より広い文脈において、フォールトトレラント量子コンピューティングにおける誤差伝播の研究としきい値の推定に使用できる一般的なポスト選択プロトコルを分析するためのメトリクスの可能性について議論する。 その結果,現実的な量子情報処理における課題の理解と対処において,提案手法が果たす重要な役割を浮き彫りにした。

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