論文の概要: Suppressing ZZ Crosstalk of Quantum Computers through Pulse and Scheduling Co-Optimization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.07628v1
• Date: Tue, 15 Feb 2022 18:19:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-25 18:39:16.213271
• Title: Suppressing ZZ Crosstalk of Quantum Computers through Pulse and Scheduling Co-Optimization
• Title（参考訳）: パルスとスケジューリングによる量子コンピュータのZZクロストーク抑制
• Authors: Lei Xie, Jidong Zhai, Zhenxing Zhang, Jonathan Allcock, Shengyu Zhang, Yi-Cong Zheng
• Abstract要約: ノイズは量子コンピューティングにとって重要な障害である。 ZZ$クロストークは超伝導量子ビットに影響を及ぼす最も破壊的なノイズの1つである。 パルスとスケジューリングの協調最適化によるスケーラブルな手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.653420535418363
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Noise is a significant obstacle to quantum computing, and $ZZ$ crosstalk is one of the most destructive types of noise affecting superconducting qubits. Previous approaches to suppressing $ZZ$ crosstalk have mainly relied on specific chip design that can complicate chip fabrication and aggravate decoherence. To some extent, special chip design can be avoided by relying on pulse optimization to suppress $ZZ$ crosstalk. However, existing approaches are non-scalable, as their required time and memory grow exponentially with the number of qubits involved. To address the above problems, we propose a scalable approach by co-optimizing pulses and scheduling. We optimize pulses to offer an ability to suppress $ZZ$ crosstalk surrounding a gate, and then design scheduling strategies to exploit this ability and achieve suppression across the whole circuit. A main advantage of such co-optimization is that it does not require special hardware support. Besides, we implement our approach as a general framework that is compatible with different pulse optimization methods. We have conducted extensive evaluations by simulation and on a real quantum computer. Simulation results show that our proposal can improve the fidelity of quantum computing on $4{\sim}12$ qubits by up to $81\times$ ($11\times$ on average). Ramsey experiments on a real quantum computer also demonstrate that our method can eliminate the effect of $ZZ$ crosstalk to a great extent.
• Abstract（参考訳）: ノイズは量子コンピューティングの大きな障害であり、$zz$ crosstalkは超伝導量子ビットに影響を与える最も破壊的なノイズの1つである。 従来、ZZ$のクロストークを抑えるアプローチは主にチップ製造を複雑にし、デコヒーレンスを悪化させるチップ設計に依存していた。 特定のチップ設計は、パルス最適化を頼りに$ZZ$クロストークを抑えることで、ある程度避けることができる。 しかし、既存のアプローチは、必要時間とメモリが、関連するキュービットの数とともに指数関数的に増加するため、スケールできない。 上記の問題に対処するために,パルスの最適化とスケジューリングによるスケーラブルなアプローチを提案する。 我々はパルスを最適化し、ゲートを囲むクロストークを$ZZ$で抑制し、この能力を利用して回路全体の抑制を実現するスケジューリング戦略を設計する。 このような共同最適化の主な利点は、特別なハードウェアサポートを必要としないことである。 さらに,様々なパルス最適化手法と互換性のある汎用フレームワークとして実装する。 我々はシミュレーションおよび実量子コンピュータ上で広範囲な評価を行った。 シミュレーションの結果,提案手法は,最大811\times$ (平均11\times$) の量子コンピュータの信頼性を向上させることができることがわかった。 実量子コンピュータにおけるラムゼイ実験は、我々の手法がクロストークの$ZZ$の効果を極端に排除できることを示した。

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