論文の概要: QuFI: a Quantum Fault Injector to Measure the Reliability of Qubits and
Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.07183v1
- Date: Mon, 14 Mar 2022 15:23:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 03:39:24.204433
- Title: QuFI: a Quantum Fault Injector to Measure the Reliability of Qubits and
Quantum Circuits
- Title(参考訳): QuFI:量子ビットと量子回路の信頼性測定のための量子障害インジェクタ
- Authors: Daniel Oliveira, Edoardo Giusto, Emanuele Dri, Nadir Casciola, Betis
Baheri, Qiang Guan, Bartolomeo Montrucchio, Paolo Rech
- Abstract要約: 本稿では, 放射誘起断層に対する量子回路の感度と, 量子ビット内の断層が出力に伝播する確率を同定する枠組みを提案する。
本フレームワークは, 複数個のクォービット欠陥を注入し, クォービットと粒子衝突位置との近接度に基づいて, 位相シフトの程度を調整できる。
我々は,Qiskitシミュレータ上での285万回以上のインジェクションと,実際のIBMマシン上での53Kインジェクションの発見を報告する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.9322743017642274
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing is a new technology that is expected to revolutionize the
computation paradigm in the next few years. Qubits exploit the quantum physics
proprieties to increase the parallelism and speed of computation.
Unfortunately, besides being intrinsically noisy, qubits have also been shown
to be highly susceptible to external sources of faults, such as ionizing
radiation. The latest discoveries highlight a much higher radiation sensitivity
of qubits than traditional transistors and identify a much more complex fault
model than bit-flip. We propose a framework to identify the quantum circuits
sensitivity to radiation-induced faults and the probability for a fault in a
qubit to propagate to the output. Based on the latest studies and radiation
experiments performed on real quantum machines, we model the transient faults
in a qubit as a phase shift with a parametrized magnitude. Additionally, our
framework can inject multiple qubit faults, tuning the phase shift magnitude
based on the proximity of the qubit to the particle strike location. As we show
in the paper, the proposed fault injector is highly flexible, and it can be
used on both quantum circuit simulators and real quantum machines. We report
the finding of more than 285M injections on the Qiskit simulator and 53K
injections on real IBM machines. We consider three quantum algorithms and
identify the faults and qubits that are more likely to impact the output. We
also consider the fault propagation dependence on the circuit scale, showing
that the reliability profile for some quantum algorithms is scale-dependent,
with increased impact from radiation-induced faults as we increase the number
of qubits. Finally, we also consider multi qubits faults, showing that they are
much more critical than single faults. The fault injector and the data
presented in this paper are available in a public repository to allow further
analysis.
- Abstract(参考訳): 量子コンピューティングは、今後数年間で計算パラダイムに革命をもたらすと期待されている新しい技術である。
量子物理学の領域を利用して並列性と計算速度を増大させる。
残念なことに、本質的なノイズに加えて、クビットは電離放射線などの外部の断層源に非常に感受性が高いことが示されている。
最新の発見は、従来のトランジスタよりもクビットの放射線感度がはるかに高く、ビットフリップよりもずっと複雑な断層モデルを特定する。
本研究では,放射障害に対する量子回路の感度と,量子ビット内の故障が出力に伝播する確率を同定する枠組みを提案する。
実量子マシン上で行われた最新の研究と放射実験に基づいて、量子ビット内の過渡断層をパラメタライズドマグニチュードの位相シフトとしてモデル化する。
さらに,本フレームワークでは,複数の量子ビット断層を注入し,粒子衝突位置への量子ビットの近接に基づく位相シフトの程度を調整できる。
本稿で示すように,提案するフォールトインジェクタは非常に柔軟であり,量子回路シミュレータと実量子マシンの両方で使用することができる。
我々は,Qiskitシミュレータ上での285万回以上のインジェクションと,実際のIBMマシン上での53Kインジェクションの発見を報告する。
3つの量子アルゴリズムを考慮し、出力に影響を及ぼす可能性のある故障や量子ビットを同定する。
また,回路規模に対する故障伝播依存性についても検討し,量子アルゴリズムの信頼性プロファイルがスケール依存性であり,量子ビット数の増加に伴う放射による障害の影響が増加することを示した。
最後に、複数キュービットの故障も考慮し、単一障害よりもはるかに重要な問題であることを示す。
本論文で紹介するフォールトインジェクタとデータはパブリックリポジトリで公開されており,さらなる解析が可能である。
関連論文リスト
- Maximum Likelihood Quantum Error Mitigation for Algorithms with a Single
Correct Output [5.601537787608725]
量子誤差軽減は、量子コンピュータにおけるノイズの影響を低減する重要な手法である。
本稿では,1つの正しい出力を持つ量子アルゴリズムに対して,単純かつ効果的な緩和手法である量子ビット的多数決法を提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-02-19T04:44:33Z) - Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum
Circuits [84.60542868688235]
量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。
パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。
繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-09-13T16:21:32Z) - Optimal Qubit Reuse for Near-Term Quantum Computers [0.18188255328029254]
短期量子コンピュータにおける中間回路計測と量子ビットリセットのサポートの増加は、量子ビットの再利用を可能にする。
本稿では,立証可能な最適解を提供する量子ビット再利用最適化の形式モデルを提案する。
本研究では, 量子回路の量子ビット数, スワップゲート挿入数, 推定成功確率, ヘルリンガー忠実度の改善について述べる。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-07-31T23:15:45Z) - Automated error correction in superdense coding, with implementation on
superconducting quantum computer [0.28675177318965034]
本稿では,制限された量子状態に対して完全な保護を提供するタスク固有誤差補正手法を提案する。
具体的には, n-qubit 一般化ベル状態を用いたスーパーデンス符号化アルゴリズムにおいて, 自動誤り訂正を行う。
我々は, 7-qubit 超伝導 IBM 量子コンピュータと27-qubit 量子シミュレータ上で, ノイズの存在下での3種類の超高密度符号化アルゴリズムに対して, 自動誤り訂正手法を実験的に実現した。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-10-27T04:02:13Z) - Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline
earth Rydberg atom arrays [3.575043595126111]
本稿では,物理誤差を消去に変換する171ドルYb中性原子量子ビットに対して,量子ビット符号化とゲートプロトコルを提案する。
エラーの98%を消去に変換できると見積もっている。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-01-10T18:56:31Z) - Fault-tolerant operation of a logical qubit in a diamond quantum
processor [0.21670084965090575]
ダイヤモンド中のスピン量子ビットを用いた論理量子ビット上のフォールトトレラント動作を実演する。
論理量子ビットレベルでのフォールトトレラントプロトコルの実現は、大規模量子情報処理の鍵となるステップである。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-03T17:39:25Z) - Demonstrating robust simulation of driven-dissipative problems on
near-term quantum computers [53.20999552522241]
量子コンピュータは物理学と化学における量子力学系のシミュレーションに革命をもたらす。
現在の量子コンピュータは、訂正されていないノイズ、ゲートエラー、デコヒーレンスのためにアルゴリズムを不完全に実行している。
ここでは、量子力学における最も難しい問題の1つとして、駆動散逸多体問題の解法が本質的にエラーに対して堅牢であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-02T21:36:37Z) - Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg
Atoms [55.41644538483948]
我々は中性原子量子コンピュータにおいてエラー源の完全な特徴付けを行う。
計算部分空間外の状態への原子量子ビットの崩壊に伴う最も重要なエラーに対処する,新しい,明らかに効率的な手法を開発した。
我々のプロトコルは、アルカリ原子とアルカリ原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端の中性原子プラットフォームを用いて、近い将来に実装できる。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-05-27T23:29:53Z) - Hardware-efficient error-correcting codes for large nuclear spins [62.997667081978825]
本稿では、実験的に実現可能な演算を用いて、核スピンの位相反転を補正するハードウェア効率の量子プロトコルを提案する。
結果は、修正されたスピンベースの量子ビットに対して実現可能なブループリントを提供する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-03-15T17:14:48Z) - Fault-tolerant Coding for Quantum Communication [71.206200318454]
ノイズチャネルの多くの用途でメッセージを確実に送信するために、回路をエンコードしてデコードする。
すべての量子チャネル$T$とすべての$eps>0$に対して、以下に示すゲートエラー確率のしきい値$p(epsilon,T)$が存在し、$C-epsilon$より大きいレートはフォールトトレラント的に達成可能である。
我々の結果は、遠方の量子コンピュータが高レベルのノイズの下で通信する必要があるような、大きな距離での通信やオンチップでの通信に関係している。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-09-15T15:10:50Z) - Boundaries of quantum supremacy via random circuit sampling [69.16452769334367]
Googleの最近の量子超越性実験は、量子コンピューティングがランダムな回路サンプリングという計算タスクを実行する遷移点を示している。
観測された量子ランタイムの利点の制約を、より多くの量子ビットとゲートで検討する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-05T20:11:53Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。