論文の概要: Impact of dynamics, entanglement, and Markovian noise on the fidelity of
few-qubit digital quantum simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.04829v1
- Date: Fri, 10 Jun 2022 01:21:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 23:12:01.490769
- Title: Impact of dynamics, entanglement, and Markovian noise on the fidelity of
few-qubit digital quantum simulation
- Title（参考訳）: 数量子ビットディジタル量子シミュレーションの忠実性に及ぼす動的, 絡み合い, マルコフ雑音の影響
- Authors: Max D. Porter and Ilon Joseph
- Abstract要約: マルコフノイズの理論には、不整合リンドブラッドノイズ、ゲートベースの誤差、ハミルトンノイズが含まれる。
ゲートベースのリンドブラッドモデルは、説明を提供することができる。
IBM-Q量子ハードウェアプラットフォーム上で、固定ゲート数で3つの量子ビットで実験を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: For quantum computations without error correction, the dynamics of a
simulation can strongly influence the overall fidelity decay rate as well as
the relative impact of different noise processes on the fidelity. Theoretical
models of Markovian noise that include incoherent Lindblad noise, gate-based
errors, and stochastic Hamiltonian noise qualitatively agree that greater
diffusion and entanglement throughout Hilbert space typically increase the
fidelity decay rate. Simulations of the gate-efficient quantum sawtooth map
support these predictions, and experiments performed on three qubits on the
IBM-Q quantum hardware platform at fixed gate count qualitatively confirm the
predictions. A pure depolarizing noise model, often used within randomized
benchmarking (RB) theory, cannot explain the observed effect, but gate-based
Lindblad models can provide an explanation. They can also estimate the
effective Lindblad coherence times during gates, and find a consistent
$2\text{-}3\times$ shorter effective $T_2$ dephasing time than reported for
idle qubits. Additionally, the observed error per CNOT gate exceeds IBM-Q's
reported value from RB by $3.0\times$ during localized dynamics and $4.5\times$
during diffusive dynamics. This demonstrates the magnitude by which RB
understates error in a complex quantum simulation due to dynamics and
crosstalk.
- Abstract（参考訳）: 誤差補正のない量子計算では、シミュレーションのダイナミクスは、全体の忠実度減衰率と、異なる雑音過程の忠実度に対する相対的影響に強く影響することができる。
不整合リンドブラッドノイズ、ゲートベースの誤差、確率的ハミルトンノイズを含むマルコフ雑音の理論モデルは、ヒルベルト空間全体の拡散と絡み合いが典型的にフィデリティ崩壊率を増加させることに定性的に一致する。
ゲート効率の量子ソートゥースマップのシミュレーションはこれらの予測をサポートし、固定ゲート数におけるIBM-Q量子ハードウェアプラットフォーム上で3つの量子ビットで実験を行った。
ランダム化ベンチマーク(RB)理論でよく用いられる純粋な偏極ノイズモデルでは、観測された効果は説明できないが、ゲートベースのリンドブラッドモデルでは説明が可能である。
また、ゲート中の効果的なリンドブラッドのコヒーレンス時間を推定し、アイドル量子ビットに対して報告されたよりも短い2.2\text{-}3\times$効果のT_2$デファジング時間を求めることもできる。
さらに、cnotゲートあたりの観測誤差は、ローカライズドダイナミクスの時にibm-qのrbから3.0\times$、拡散ダイナミクスの時に4.5\times$を上回った。
このことは、RBが複雑な量子シミュレーションにおいて、力学とクロストークによる誤差を過小評価する大きさを示す。
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