論文の概要: Linear Cross Entropy Benchmarking with Clifford Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.08293v1
• Date: Thu, 16 Jun 2022 16:49:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-09 04:34:00.364994
• Title: Linear Cross Entropy Benchmarking with Clifford Circuits
• Title（参考訳）: クリフォード回路を用いた線形クロスエントロピーベンチマーク
• Authors: Jianxin Chen, Dawei Ding, Cupjin Huang and Linghang Kong
• Abstract要約: 雑音のあるクリフォード回路のクラスを数値シミュレーションし、指数減衰を観測する。 従来の処理タスクをワークステーションで簡単に処理できる1,225キュービットまでのシステムのシミュレーションを行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.885865913527472
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: With the advent of quantum processors exceeding $100$ qubits and the high engineering complexities involved, there is a need for holistically benchmarking the processor to have quality assurance. Linear cross-entropy benchmarking (XEB) has been used extensively for systems with $50$ or more qubits but is fundamentally limited in scale due to the exponentially large computational resources required for classical simulation. In this work we propose conducting linear XEB with Clifford circuits, a scheme we call Clifford XEB. Since Clifford circuits can be simulated in polynomial time, Clifford XEB can be scaled to much larger systems. To validate this claim, we run numerical simulations for particular classes of Clifford circuits with noise and observe exponential decays. When noise levels are low, the decay rates are well-correlated with the noise of each cycle assuming a digital error model. We perform simulations of systems up to 1,225 qubits, where the classical processing task can be easily dealt with by a workstation. Furthermore, using the theoretical guarantees in Chen et al. (arXiv:2203.12703), we prove that Clifford XEB with our proposed Clifford circuits must yield exponential decays under a general error model for sufficiently low errors. Our theoretical results explain some of the phenomena observed in the simulations and shed light on the behavior of general linear XEB experiments.
• Abstract（参考訳）: 量子プロセッサが100ドルを超えると、高いエンジニアリングの複雑さが伴うため、プロセッサの品質保証のために全体ベンチマークを行う必要がある。 線形クロスエントロピーベンチマーク(XEB)は50ドル以上の量子ビットを持つシステムで広く使われているが、古典シミュレーションに必要な指数的に大きな計算資源のために、基本的には大規模に限られている。 本研究では,クリフォード回路を用いた線形XEBの導電性について提案する。 クリフォード回路は多項式時間でシミュレートできるので、クリフォードXEBはより大きなシステムに拡張できる。 この主張を検証するために、雑音のあるクリフォード回路の特定のクラスについて数値シミュレーションを行い、指数減衰を観測する。 ノイズレベルが低い場合、減衰率はデジタルエラーモデルを仮定した各サイクルのノイズとよく関連している。 従来の処理タスクをワークステーションで簡単に処理できる1,225キュービットまでのシステムのシミュレーションを行う。 さらに、Chen et al. (arXiv:2203.12703) の理論的保証を用いて、提案したクリフォード回路を用いたクリフォードXEBは、十分に低誤差の一般的な誤差モデルの下で指数減衰を生じさせる必要があることを示す。 シミュレーションで観測された現象のいくつかを説明し,一般線形xeb実験の挙動を明らかにした。

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