論文の概要: Experimental Simulation of Larger Quantum Circuits with Fewer Superconducting Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.14142v1
• Date: Thu, 28 Jul 2022 15:02:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-03 05:01:04.051805
• Title: Experimental Simulation of Larger Quantum Circuits with Fewer Superconducting Qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットの少ない大容量量子回路の実験シミュレーション
• Authors: Chong Ying, Bin Cheng, Youwei Zhao, He-Liang Huang, Yu-Ning Zhang, Ming Gong, Yulin Wu, Shiyu Wang, Futian Liang, Jin Lin, Yu Xu, Hui Deng, Hao Rong, Cheng-Zhi Peng, Man-Hong Yung, Xiaobo Zhu, and Jian-Wei Pan
• Abstract要約: 我々は、多くの論理量子ビットを含む量子回路をシミュレーションするための回路切断法を実験的に実証した。 12kbitの線形クラスター状態の場合、実験的な忠実度境界は最大0.734に達することが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.742093266049586
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Although near-term quantum computing devices are still limited by the quantity and quality of qubits in the so-called NISQ era, quantum computational advantage has been experimentally demonstrated. Moreover, hybrid architectures of quantum and classical computing have become the main paradigm for exhibiting NISQ applications, where low-depth quantum circuits are repeatedly applied. In order to further scale up the problem size solvable by the NISQ devices, it is also possible to reduce the number of physical qubits by "cutting" the quantum circuit into different pieces. In this work, we experimentally demonstrated a circuit-cutting method for simulating quantum circuits involving many logical qubits, using only a few physical superconducting qubits. By exploiting the symmetry of linear-cluster states, we can estimate the effectiveness of circuit-cutting for simulating up to 33-qubit linear-cluster states, using at most 4 physical qubits for each subcircuit. Specifically, for the 12-qubit linear-cluster state, we found that the experimental fidelity bound can reach as much as 0.734, which is about 19\% higher than a direct simulation {on the same} 12-qubit superconducting processor. Our results indicate that circuit-cutting represents a feasible approach of simulating quantum circuits using much fewer qubits, while achieving a much higher circuit fidelity.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングデバイスは、いわゆるNISQ時代の量子ビットの量と品質によって依然として制限されているが、量子計算の利点は実験的に実証されている。 さらに、量子コンピューティングと古典コンピューティングのハイブリッドアーキテクチャは、低深さの量子回路が繰り返し適用されるNISQアプリケーションを示す主要なパラダイムとなっている。 NISQデバイスで解決可能な問題のサイズをさらに拡大するために、量子回路を「カット」することで物理量子ビットの数を削減できる。 本研究では,数個の物理超伝導量子ビットを用いて,多くの論理量子ビットを含む量子回路をシミュレートする回路切断法を実験的に実証した。 線形クラスタ状態の対称性を利用して、各サブ回路に対して少なくとも4つの物理量子ビットを用いて、最大33キュービットの線形クラスタ状態のシミュレーションのための回路カットの有効性を推定できる。 具体的には,12キュービットの線形クラスター状態の場合,実験忠実度境界は0.734に達し,12キュービットの超伝導プロセッサ上での直接シミュレーションよりも約19倍高い値を示した。 以上の結果から,回路切断は量子回路をより少ない量子ビットでシミュレートし,高い回路忠実性を達成できる可能性が示唆された。

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