論文の概要: Implementation of single-qubit measurement-based t-designs using IBM processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.13092v1
• Date: Thu, 24 Mar 2022 14:35:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-20 22:44:57.317315
• Title: Implementation of single-qubit measurement-based t-designs using IBM processors
• Title（参考訳）: IBMプロセッサを用いたシングルキュービット計測ベースT設計の実装
• Authors: Conrad Strydom and Mark Tame
• Abstract要約: 超伝導量子コンピュータにおける計測に基づくアプローチにより生成されたt設計について検討する。 特に、IBM量子プロセッサ上で6量子グラフ状態の測定を行うことにより、正確に1量子ビットの3次元設計を実装した。 その結果, 単位のアンサンブルは1-設計であったが, テスト条件下では2-設計や3-設計ではなく, 偏極雑音の結果であることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Random unitary matrices sampled from the uniform Haar ensemble have a number of important applications both in cryptography and in the simulation of a variety of fundamental physical systems. Since the Haar ensemble is very expensive to sample, pseudorandom ensembles in the form of t-designs are frequently used as an efficient substitute, and are sufficient for most applications. We investigate t-designs generated using a measurement-based approach on superconducting quantum computers. In particular, we implemented an exact single-qubit 3-design on IBM quantum processors by performing measurements on a 6-qubit graph state. By analysing channel tomography results, we were able to show that the ensemble of unitaries realised was a 1-design, but not a 2-design or a 3-design under the test conditions set, which we show to be a result of depolarising noise during the measurement-based process. We obtained improved results for the 2-design test by implementing an approximate 2-design, in which measurements were performed on a smaller 5-qubit graph state, but the test still did not pass for all states. This suggests that the practical realisation of measurement-based t-designs on superconducting quantum computers will require further work on the reduction of depolarising noise in these devices.
• Abstract（参考訳）: 均一なハールアンサンブルからサンプリングされたランダムユニタリ行列は、暗号と様々な基本的な物理系のシミュレーションの両方において、多くの重要な応用を持つ。 ハールアンサンブルはサンプリングに非常に高価であるため、t-デザインの形の擬似ランダムアンサンブルはしばしば効率的な代用として使われ、ほとんどの用途に十分である。 超伝導量子コンピュータにおける計測に基づくt設計について検討する。 特に,ibm量子プロセッサ上で6量子ビットグラフ状態の計測を行い,厳密な1量子ビット3設計を実装した。 チャネルトモグラフィーの結果を解析することにより, 実現したユニタリのアンサンブルは1設計であるが, 試験条件下では2設計や3設計ではなく, 測定ベースプロセスにおけるノイズの脱分極の結果であることが判明した。 その結果, 5-qubitのグラフ状態で測定を行う2-designの実装により, 2-designテストの改善が得られた。 これは、超伝導量子コンピュータにおける測定に基づくt設計の実用的な実現には、これらのデバイスにおける非分極ノイズの低減に関するさらなる取り組みが必要であることを示唆している。

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