論文の概要: A framework for randomized benchmarking over compact groups

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.10357v1
• Date: Fri, 19 Nov 2021 18:43:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-07 10:03:42.720339
• Title: A framework for randomized benchmarking over compact groups
• Title（参考訳）: コンパクト群上でのランダム化ベンチマークの枠組み
• Authors: Linghang Kong
• Abstract要約: 実験システムのキャラクタリゼーションは、量子ハードウェアの開発と改良に不可欠なステップである。 ランダム化ベンチマーク(Randomized Benchmarking, RB)として知られるプロトコルの集合が過去10年間に開発され、量子システムにおけるエラー率を効率的に測定する方法を提供している。 RBの一般的なフレームワークが提案され、既知のRBプロトコルの大部分を包含し、以前の作業におけるエラーモデルに対する制限を克服した。 本研究では、RBフレームワークをゲートの連続群に一般化し、ノイズレベルが合理的に小さい限り、出力は行列指数崩壊の線形結合として近似できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6091702876917279
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Characterization of experimental systems is an essential step in developing and improving quantum hardware. A collection of protocols known as Randomized Benchmarking (RB) was developed in the past decade, which provides an efficient way to measure error rates in quantum systems. In a recent paper (arxiv:2010.07974), a general framework for RB was proposed, which encompassed most of the known RB protocols and overcame the limitation on error models in previous works. However, even this general framework has a restriction: it can only be applied to a finite group of gates. This does not meet the need posed by experiments, in particular the demand for benchmarking non-Clifford gates and continuous gate sets on quantum devices. In this work we generalize the RB framework to continuous groups of gates and show that as long as the noise level is reasonably small, the output can be approximated as a linear combination of matrix exponential decays. As an application, we numerically study the fully randomized benchmarking protocol (i.e. RB with the entire unitary group as the gate set) enabled by our proof. This provides a unified way to estimate the gate fidelity for any quantum gate in an experiment.
• Abstract（参考訳）: 実験システムのキャラクタリゼーションは、量子ハードウェアの開発と改善に不可欠なステップである。 ランダム化ベンチマーク(Randomized Benchmarking, RB)として知られるプロトコルの集合が過去10年間に開発され、量子システムにおけるエラー率を効率的に測定する方法を提供している。 最近の論文 (arxiv:2010.07974) では、RBの一般的なフレームワークが提案され、RBプロトコルのほとんどを包含し、以前の研究におけるエラーモデルに対する制限を克服した。 しかし、この一般的なフレームワークでさえ制限があり、有限個のゲート群にしか適用できない。 これは実験、特に量子デバイス上の非クリフォードゲートと連続ゲートセットのベンチマークの必要性を満たすものではない。 本研究では、RBフレームワークをゲートの連続群に一般化し、ノイズレベルが合理的に小さい限り、出力は行列指数崩壊の線形結合として近似できることを示す。 応用として、証明によって実現された完全ランダム化ベンチマークプロトコル(例えば、一元群全体をゲート集合とするRB)を数値的に研究する。 これは実験において任意の量子ゲートに対するゲート忠実度を推定する統一的な方法を提供する。

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