論文の概要: Optimized fermionic SWAP networks with equivalent circuit averaging for QAOA

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.04572v2
• Date: Thu, 11 Nov 2021 15:21:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-08 20:13:20.194114
• Title: Optimized fermionic SWAP networks with equivalent circuit averaging for QAOA
• Title（参考訳）: QAOAのための等価回路平均化を用いた最適化フェミオンSWAPネットワーク
• Authors: Akel Hashim, Rich Rines, Victory Omole, Ravi K. Naik, John Mark Kreikebaum, David I. Santiago, Frederic T. Chong, Irfan Siddiqi, Pranav Gokhale
• Abstract要約: 量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)のためのフェミオンSWAPネットワークの実行を最適化する。 等価回路平均化(Equivalent Circuit Averaging)を導入し,量子回路コンパイルにおける自由度をランダム化する。 超伝導量子プロセッサ上の4つのトランスモン量子ビット上での深さp = 1のQAOAの誤差(経時変化距離)を平均60%低減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3362993651992863
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The fermionic SWAP network is a qubit routing sequence that can be used to efficiently execute the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA). Even with a minimally-connected topology on an n-qubit processor, this routing sequence enables O(n^2) operations to execute in O(n) steps. In this work, we optimize the execution of fermionic SWAP networks for QAOA through two techniques. First, we take advantage of an overcomplete set of native hardware operations [including 150 ns controlled-pi/2 phase gates with up to 99.67(1)% fidelity] in order to decompose the relevant quantum gates and SWAP networks in a manner which minimizes circuit depth and maximizes gate cancellation. Second, we introduce Equivalent Circuit Averaging, which randomizes over degrees of freedom in the quantum circuit compilation to reduce the impact of systematic coherent errors. Our techniques are experimentally validated on the Advanced Quantum Testbed through the execution of QAOA circuits for finding the ground state of two- and four-node Sherrington-Kirkpatrick spin-glass models with various randomly sampled parameters. We observe a ~60% average reduction in error (total variation distance) for QAOA of depth p = 1 on four transmon qubits on a superconducting quantum processor.
• Abstract（参考訳）: フェルミオンSWAPネットワーク(英: fermionic SWAP network)は、量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)を効率的に実行するためのキュービットルーティングシーケンスである。 nビットプロセッサ上の最小接続トポロジーであっても、このルーティングシーケンスはO(n^2)演算をO(n)ステップで実行することができる。 本研究では,2つの手法を用いて,QAOAのためのフェミオンSWAPネットワークの実行を最適化する。 まず、関連する量子ゲートを分解し、回路の深さを最小化し、ゲートキャンセルを最大化する方法でネットワークをスワップするために、過剰なハードウェア操作(最大99.67(1)%忠実な150 ns制御pi/2フェーズゲートを含む)を利用する。 第2に、量子回路コンパイルにおける自由度をランダム化する等価回路平均化を導入することで、系統的コヒーレントエラーの影響を低減する。 本手法は2ノードおよび4ノードのシェリントン・カークパトリックスピングラスモデルのランダムサンプリングパラメータによる基底状態を求めるためのQAOA回路の実行を通じて,Advanced Quantum Testbed上で実験的に検証される。 超伝導量子プロセッサ上で4つのトランスモン量子ビット上で深さp = 1のqaoaに対する誤差(トータル変動距離)は60%程度減少する。

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