論文の概要: The battle of clean and dirty qubits in the era of partial error
correction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.13454v3
- Date: Thu, 6 Jul 2023 14:00:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-07 18:38:02.208330
- Title: The battle of clean and dirty qubits in the era of partial error
correction
- Title（参考訳）: 部分的誤り訂正の時代における清潔で汚れたキュービットの戦い
- Authors: Daniel Bultrini, Samson Wang, Piotr Czarnik, Max Hunter Gordon, M.
Cerezo, Patrick J. Coles, Lukasz Cincio
- Abstract要約: ノイズのない量子ビットと組み合わせてノイズの多い量子ビットを用いることの効果を考察する。
回路内のノイズのない全ての量子ビットに対して、勾配観測器の濃度が指数関数的に抑制されることが示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6649973446180738
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: When error correction becomes possible it will be necessary to dedicate a
large number of physical qubits to each logical qubit. Error correction allows
for deeper circuits to be run, but each additional physical qubit can
potentially contribute an exponential increase in computational space, so there
is a trade-off between using qubits for error correction or using them as noisy
qubits. In this work we look at the effects of using noisy qubits in
conjunction with noiseless qubits (an idealized model for error-corrected
qubits), which we call the "clean and dirty" setup. We employ analytical models
and numerical simulations to characterize this setup. Numerically we show the
appearance of Noise-Induced Barren Plateaus (NIBPs), i.e., an exponential
concentration of observables caused by noise, in an Ising model Hamiltonian
variational ansatz circuit. We observe this even if only a single qubit is
noisy and given a deep enough circuit, suggesting that NIBPs cannot be fully
overcome simply by error-correcting a subset of the qubits. On the positive
side, we find that for every noiseless qubit in the circuit, there is an
exponential suppression in concentration of gradient observables, showing the
benefit of partial error correction. Finally, our analytical models corroborate
these findings by showing that observables concentrate with a scaling in the
exponent related to the ratio of dirty-to-total qubits.
- Abstract（参考訳）: 誤り訂正が可能になった場合、各論理量子ビットに多数の物理量子ビットを割り当てる必要がある。
誤り訂正はより深い回路を動作させることができるが、それぞれの物理量子ビットは計算空間の指数的な増加に寄与しうるため、誤り訂正のためにキュービットを使用するか、ノイズの多いキュービットとして使用するかのトレードオフがある。
本研究では、ノイズのない量子ビット(誤り訂正された量子ビットの理想的なモデル)とともにノイズの多い量子ビットを使うことの効果を考察し、これを「クリーンで汚い」構成と呼ぶ。
この設定を特徴付けるために解析モデルと数値シミュレーションを用いる。
イジングモデルであるハミルトン変分アンサッツ回路において,ノイズ誘起不規則高原(nibps)の出現,すなわちノイズによる観測可能物質の指数関数濃度を示す。
一つの量子ビットだけがノイズがあり、十分な回路が与えられたとしても、NIBPは単に量子ビットのサブセットを誤り訂正することによって完全に克服できないことを示唆する。
正の面では、回路内のすべてのノイズレスキュービットに対して、勾配可観測物の濃度が指数関数的に抑制され、部分誤差補正の利点が示される。
最後に, 解析モデルにより, 観測対象が汚染量子ビットの比に関連する指数のスケーリングに集中していることを示し, これらの知見を裏付ける。
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