論文の概要: Statistical Analysis on Random Quantum Sampling by Sycamore and Zuchongzhi Quantum Processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.05875v1
• Date: Tue, 12 Apr 2022 15:12:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-17 05:23:42.860609
• Title: Statistical Analysis on Random Quantum Sampling by Sycamore and Zuchongzhi Quantum Processors
• Title（参考訳）: Sycamore および Zuchongzhi 量子プロセッサによるランダム量子サンプリングの統計的解析
• Authors: Sangchul Oh and Sabre Kais
• Abstract要約: 我々はSycamore と Zuchongzhi によるランダム量子サンプリングの出力の統計的特性を解析・比較する。 いくつかのZuchongzhiのビットストリングはランダム数テストに合格し、SycamoreとZuchongzhiはどちらもビットストリングのヒートマップに類似したパターンを示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Random quantum sampling, a task to sample bit-strings from a random quantum circuit, is considered one of suitable benchmark tasks to demonstrate the outperformance of quantum computers even with noisy qubits. Recently, random quantum sampling was performed on the Sycamore quantum processor with 53 qubits [Nature 574, 505 (2019)] and on the Zuchongzhi quantum processor with 56 qubits [Phys. Rev. Lett. 127, 180501 (2021)]. Here, we analyze and compare statistical properties of the outputs of random quantum sampling by Sycamore and Zuchongzhi. Using the Marchenko-Pastur law and the Wasssertein distances, we find that quantum random sampling of Zuchongzhi is more closer to classical uniform random sampling than those of Sycamore. Some Zuchongzhi's bit-strings pass the random number tests while both Sycamore and Zuchongzhi show similar patterns in heatmaps of bit-strings. It is shown that statistical properties of both random quantum samples change little as the depth of random quantum circuits increases. Our findings raise a question about computational reliability of noisy quantum processors that could produce statistically different outputs for the same random quantum sampling task.
• Abstract（参考訳）: ランダム量子サンプリングは、ランダム量子回路からビット列をサンプリングするタスクであり、ノイズの多い量子ビットでも量子コンピュータのアウトパフォーマンスを示すのに適したベンチマークタスクの1つであると考えられている。 近年,53量子ビットのSycamore量子プロセッサ(Nature 574, 505 (2019))と56量子ビットのZuchongzhi量子プロセッサ(Phys. Rev. Lett. 127, 180501 (2021))でランダムな量子サンプリングが行われた。 本稿では,Sycamore と Zuchongzhi によるランダム量子サンプリングの出力の統計的特性を解析・比較する。 marchenko-pasturの法則とwassertein距離を用いて、zuchongzhiの量子ランダムサンプリングはsycamoreのそれよりも古典的一様ランダムサンプリングに近いことが分かる。 一部のzuchongzhiのビット文字列は乱数テストに合格し、sycamoreとzuchongzhiはビット文字列のヒートマップで同様のパターンを示す。 ランダム量子回路の深さが増加するにつれて、両方のランダム量子サンプルの統計的性質はほとんど変化しない。 本研究では,同じランダム量子サンプリングタスクに対して統計的に異なる出力を生成する雑音量子プロセッサの計算信頼性に関する疑問を提起する。

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