論文の概要: Comparative analysis of error mitigation techniques for variational
quantum eigensolver implementations on IBM quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.07907v1
- Date: Thu, 16 Jun 2022 04:21:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 04:42:48.845220
- Title: Comparative analysis of error mitigation techniques for variational
quantum eigensolver implementations on IBM quantum system
- Title（参考訳）: ibm量子システムにおける変分量子固有解法における誤差緩和法の比較解析
- Authors: Shaobo Zhang, Charles D. Hill, Muhammad Usman
- Abstract要約: 本研究では,[4,2,2]量子誤り検出符号(QEC法),重複回路技術,およびベイズ型読み出し誤り軽減手法(BREM)の誤差軽減性能を比較した。
IBM量子デバイスを用いた実験の結果,ハードウェアノイズの存在下でのQEC法よりも回路の重複が優れていることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.116593140131957
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computers are anticipated to transcend classical supercomputers for
computationally intensive tasks by exploiting the principles of quantum
mechanics. However, the capabilities of the current generation of quantum
devices are limited due to noise or errors, and therefore implementation of
error mitigation and/or correction techniques is pivotal to reliably process
quantum algorithms. In this work, we have performed a comparative analysis of
the error mitigation capability of the [[4,2,2]] quantum error-detecting code
(QEC method), duplicate circuit technique, and the Bayesian read-out error
mitigation (BREM) approach in the context of proof-of-concept implementations
of variational quantum eigensolver (VQE) algorithm for determining the ground
state energy of H$_2$ molecule. Based on experiments on IBM quantum device, our
results show that the duplicate circuit approach performs superior to the QEC
method in the presence of the hardware noise. A significant impact of
cross-talk noise was observed when multiple mappings of the duplicate circuit
and the QEC method were implemented simultaneously $-$ again the duplicate
circuit approach overall performed better than the QEC method. To gain further
insights into the performance of the studied error mitigation techniques, we
also performed quantum simulations on IBM system with varying strengths of
depolarising circuit noise and read-out errors which further supported the main
finding of our work that the duplicate circuit offer superior performance
towards mitigating of errors when compared to the QEC method. Our work reports
a first assessment of the duplicate circuit approach for a quantum algorithm
implementation and the documented evidence will pave the way for future
scalable implementations of the duplicated circuit techniques for the
error-mitigated practical applications of near-term quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは量子力学の原理を利用して計算集約的なタスクのために古典的スーパーコンピュータを超越することが期待されている。
しかし、現在の量子デバイスの能力はノイズやエラーによって制限されており、エラー緩和や補正技術の実装は量子アルゴリズムを確実に処理する上で重要である。
本研究では,[4,2,2]]量子誤り検出符号(qec法),重複回路技術,およびベイズ読み出し誤り軽減法(brem)の誤差緩和性能の比較解析を行い,h$_2$分子の基底状態エネルギーを決定する変分量子固有解法(vqe)アルゴリズムの概念実証実装について検討した。
IBM量子デバイスを用いた実験の結果,ハードウェアノイズの存在下でのQEC法よりも回路の重複が優れていることがわかった。
重複回路の複数マッピングとQEC法を同時に実施した場合に, クロストークノイズの有意な影響が認められた。
提案手法の性能についてさらなる知見を得るため,QEC法と比較して回路ノイズの分極と読み出し誤差の強度の異なるIBMシステム上で量子シミュレーションを行い,回路の重複が誤差の緩和に優れた性能を提供するという本研究の主な発見を後押しした。
本研究は, 量子アルゴリズムの実装における重複回路のアプローチを初めて評価し, 文書化された証拠は, 短期量子コンピュータのエラー軽減実用化に向けて, 将来のスケーラブルな実装の道を開くものである。
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