論文の概要: Fast Quantum Calibration using Bayesian Optimization with State
Parameter Estimator for Non-Markovian Environment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.12929v1
- Date: Wed, 25 May 2022 17:31:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-11 19:17:09.906024
- Title: Fast Quantum Calibration using Bayesian Optimization with State
Parameter Estimator for Non-Markovian Environment
- Title（参考訳）: 非マルコフ環境に対する状態パラメータ推定器を用いたベイズ最適化を用いた高速量子校正
- Authors: Peng Qian, Shahid Qamar, Xiao Xiao, Yanwu Gu, Xudan Chai, Zhen Zhao,
Nicolo Forcellini, Dong E. Liu
- Abstract要約: 弱測定とベイズ最適化を利用してゲート設計のための最適制御パルスを求める,量子状態のリアルタイム最適推定器を提案する。
以上の結果から,キャリブレーション過程が著しく低下し,高いゲート忠実度が得られた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.710177724383954
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As quantum systems expand in size and complexity, manual qubit
characterization and gate optimization will be a non-scalable and
time-consuming venture. Physical qubits have to be carefully calibrated because
quantum processors are very sensitive to the external environment, with control
hardware parameters slowly drifting during operation, affecting gate fidelity.
Currently, existing calibration techniques require complex and lengthy
measurements to independently control the different parameters of each gate and
are unscalable to large quantum systems. Therefore, fully automated protocols
with the desired functionalities are required to speed up the calibration
process. This paper aims to propose single-qubit calibration of superconducting
qubits under continuous weak measurements from a real physical experimental
settings point of view. We propose a real-time optimal estimator of qubit
states, which utilizes weak measurements and Bayesian optimization to find the
optimal control pulses for gate design. Our numerical results demonstrate a
significant reduction in the calibration process, obtaining a high gate
fidelity. Using the proposed estimator we estimated the qubit state with and
without measurement noise and the estimation error between the qubit state and
the estimator state is less than 0.02. With this setup, we drive an
approximated pi pulse with final fidelity of 0.9928. This shows that our
proposed strategy is robust against the presence of measurement and
environmental noise and can also be applicable for the calibration of many
other quantum computation technologies.
- Abstract（参考訳）: 量子システムがサイズと複雑さを拡大するにつれ、手動の量子ビットのキャラクタリゼーションとゲート最適化は、計算不可能で時間を要するベンチャーになる。
量子プロセッサは外部環境に非常に敏感であり、制御ハードウェアパラメータは動作中にゆっくりとドリフトし、ゲート忠実性に影響を与えるため、物理的な量子ビットを慎重に調整する必要がある。
現在、既存のキャリブレーション技術では、各ゲートの異なるパラメータを独立に制御するために、複雑で長い測定が必要である。
したがって、キャリブレーションの高速化には所望の機能を備えた完全自動化プロトコルが必要となる。
本研究は, 実物理実験の観点から連続的な弱い測定条件下での超伝導量子ビットの単一量子ビットキャリブレーションを提案する。
弱測定とベイズ最適化を利用してゲート設計のための最適制御パルスを求める,量子状態のリアルタイム最適推定器を提案する。
以上の結果から,キャリブレーション過程が著しく低下し,高いゲート忠実度が得られた。
提案した推定器を用いて, 測定ノイズを伴わないキュービット状態を推定し, 推定器状態と推定器状態との間の推定誤差は0.02未満である。
この設定により、最終忠実度0.9928の近似piパルスを駆動する。
その結果,提案手法は計測や環境騒音に対して頑健であり,他の多くの量子計算技術の校正にも応用できることがわかった。
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