論文の概要: Mitigating Quantum Errors via Truncated Neumann Series

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.00691v1
• Date: Mon, 1 Nov 2021 04:16:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-09 17:14:15.770726
• Title: Mitigating Quantum Errors via Truncated Neumann Series
• Title（参考訳）: 縮合ニューマン級数による量子誤差の緩和
• Authors: Kun Wang, Yu-Ao Chen, and Xin Wang
• Abstract要約: 本稿では,量子ゲートと測定誤差を緩和し,量子期待値を計算する統一的なフレームワークを提案する。 基本的な考え方は、異なる順序の量子エラーを線形に組み合わせることで、その逆を近似することで量子エラーの効果をキャンセルすることである。 我々は、異なる量子エラーに対してこの枠組みを検証し、計算精度が大幅に改善されていることを確認する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.04862322536857
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum gates and measurements on quantum hardware are inevitably subject to hardware imperfections that lead to quantum errors. Mitigating such unavoidable errors is crucial to explore the power of quantum hardware better. In this paper, we propose a unified framework that can mitigate quantum gate and measurement errors in computing quantum expectation values utilizing the truncated Neumann series. The essential idea is to cancel the effect of quantum error by approximating its inverse via linearly combining quantum errors of different orders produced by sequential applications of the quantum devices with carefully chosen coefficients. Remarkably, the estimation error decays exponentially in the truncated order, and the incurred error mitigation overhead is independent of the system size, as long as the noise resistance of the quantum device is moderate. We numerically test this framework for different quantum errors and find that the computation accuracy is substantially improved. Our framework possesses several vital advantages: it mitigates quantum gate and measurement errors in a unified manner, it neither assumes any error structure nor requires the tomography procedure to completely characterize the quantum errors, and most importantly, it is scalable. These advantages empower our quantum error mitigation framework to be efficient and practical and extend the ability of near-term quantum devices to deliver quantum applications.
• Abstract（参考訳）: 量子ゲートと量子ハードウェア上の測定は、必然的に量子エラーを引き起こすハードウェアの不完全性に直面する。 このような避けられないエラーの軽減は、量子ハードウェアのパワーをより深く探求するために不可欠である。 本稿では,ニューマン級数を用いた量子期待値計算において,量子ゲートと測定誤差を軽減できる統一フレームワークを提案する。 基本的な考え方は、量子デバイスのシーケンシャルな応用によって生成される異なる順序の量子エラーと慎重に選択された係数を線形に組み合わせることで、その逆を近似することで量子エラーの効果をキャンセルすることである。 注目すべきは、推定誤差は、停止順序で指数関数的に減衰し、量子デバイスのノイズ抵抗が適度である限り、帰納誤差軽減オーバーヘッドはシステムサイズに依存しないことである。 異なる量子誤差に対してこのフレームワークを数値的にテストし,計算精度が大幅に向上していることを確認した。 我々のフレームワークは、量子ゲートと測定誤差を統一的に緩和し、いかなるエラー構造も想定せず、また量子エラーを完全に特徴づけるためにトモグラフィーの手順も必要とせず、そして最も重要なのはスケーラビリティである。 これらのアドバンテージは、我々の量子エラー軽減フレームワークを効率的かつ実用的なものにし、量子アプリケーションを提供するための短期量子デバイスの能力を拡張します。

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