論文の概要: Qubit assignment using time reversal

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.00445v2
• Date: Mon, 9 Jan 2023 18:56:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-02 09:54:28.032876
• Title: Qubit assignment using time reversal
• Title（参考訳）: 時間反転を用いたビット割り当て
• Authors: Evan Peters, Prasanth Shyamsundar, Andy C. Y. Li, Gabriel Perdue
• Abstract要約: ノイズの多い量子コンピュータで利用可能な量子ビットの数は増加する。 量子計算で使用する物理量子ビットのサブセットを効率的に選択する必要がある。 このコスト関数の選択に対する理論的正当性は、最適量子ビット割当が弱誤差極限の状態忠実度に基づく最適量子ビット割当と一致することを示すことによって得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: As the number of qubits available on noisy quantum computers grows, it will become necessary to efficiently select a subset of physical qubits to use in a quantum computation. For any given quantum program and device there are many ways to assign physical qubits for execution of the program, and assignments will differ in performance due to the variability in quality across qubits and entangling operations on a single device. Evaluating the performance of each assignment using fidelity estimation introduces significant experimental overhead and will be infeasible for many applications, while relying on standard device benchmarks provides incomplete information about the performance of any specific program. Furthermore, the number of possible assignments grows combinatorially in the number of qubits on the device and in the program, motivating the use of heuristic optimization techniques. We approach this problem using simulated annealing with a cost function based on the Loschmidt Echo, a diagnostic that measures the reversibility of a quantum process. We provide theoretical justification for this choice of cost function by demonstrating that the optimal qubit assignment coincides with the optimal qubit assignment based on state fidelity in the weak error limit, and we provide experimental justification using diagnostics performed on Google's superconducting qubit devices. We then establish the performance of simulated annealing for qubit assignment using classical simulations of noisy devices as well as optimization experiments performed on a quantum processor. Our results demonstrate that the use of Loschmidt Echoes and simulated annealing provides a scalable and flexible approach to optimizing qubit assignment on near-term hardware.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子コンピュータで利用可能な量子ビットの数が増えるにつれて、量子計算で使用する物理量子ビットのサブセットを効率的に選択する必要がある。 任意の量子プログラムとデバイスに対して、プログラムの実行のために物理キュービットを割り当てる方法は数多くあり、割り当ては、クビット間の品質の変動と1つのデバイス上の操作の絡み合いのため、性能が異なる。 忠実度推定を用いた各割り当ての性能評価は、大きな実験的なオーバーヘッドを伴い、多くのアプリケーションでは実現不可能となるが、標準的なデバイスベンチマークは特定のプログラムのパフォーマンスに関する不完全な情報を提供する。 さらに、デバイス上およびプログラム上のキュービット数において、可能な割り当て数を組合せて増加させ、ヒューリスティック最適化技術の使用を動機付ける。 我々は、量子プロセスの可逆性を測定する診断であるLoschmidt Echoに基づくコスト関数を用いたシミュレーションアニーリングを用いて、この問題にアプローチする。 このコスト関数の選択に対する理論的正当性は、最適量子ビット割当が弱い誤差限界における状態忠実度に基づく最適量子ビット割当と一致することを示し、Googleの超伝導量子ビットデバイスで実行される診断を用いて実験的な正当性を提供する。 次に、ノイズのあるデバイスの古典的シミュレーションと量子プロセッサ上での最適化実験を用いて、量子ビット割り当てのためのシミュレーションアニールの性能を確立する。 その結果,ロスシュミットエコーとシミュレートアニーリングを用いることにより,短期ハードウェア上で量子ビット割り当てを最適化するスケーラブルで柔軟な手法が得られた。

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