論文の概要: Universal cost bound of quantum error mitigation based on quantum estimation theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.09385v3
• Date: Tue, 15 Nov 2022 07:16:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-30 12:10:00.537852
• Title: Universal cost bound of quantum error mitigation based on quantum estimation theory
• Title（参考訳）: 量子推定理論に基づく量子誤差緩和の普遍的コスト境界
• Authors: Kento Tsubouchi, Takahiro Sagawa, and Nobuyuki Yoshioka
• Abstract要約: 我々は、量子推定理論に基づいて、様々な量子誤差軽減手法のコストを統一的に分析する方法を提供する。 観測可能な観測値の偏りのない推定は、測定コストの低い回路深さで指数関数的な成長に遭遇する、幅広い種類のマルコフ雑音を導出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We provide a unified way to analyze the cost of various quantum error mitigation methods on the basis of quantum estimation theory. By analyzing the quantum Fisher information of a virtual quantum circuit that effectively represents the operations of a wide range of quantum error mitigation methods, we derive for a wide class of Markovian noise that, unbiased estimation of an observable encounters an exponential growth with the circuit depth in the lower bound on the measurement cost. We find that we can asymptotically saturate the bound by a simple mitigation technique under the global depolarizing noise. We also perform numerical simulations to obtain a convincing implication that, under sufficiently long circuit depth, noise channels can be seen as a global depolarizing noise whose strength grows exponentially with the qubit number. This strongly supports the intuition that the cost scales exponentially with respect to both the circuit depth and the qubit number. Our results not only reveal the physical limitations of quantum error mitigation, but also provide a new criterion for performance evaluation of quantum error mitigation techniques.
• Abstract（参考訳）: 我々は、量子推定理論に基づいて、様々な量子誤差軽減手法のコストを統一的に分析する方法を提供する。 広い範囲の量子誤差緩和手法の演算を効果的に表す仮想量子回路の量子フィッシャー情報を解析することにより、観測可能な観測値の偏りのない推定は、測定コストに基づいて回路深さの低い領域で指数関数的な成長に遭遇する、幅広い種類のマルコフノイズを導出する。 我々は,大域的非分極雑音下での単純な緩和手法により,漸近的に境界を飽和させることができることを見出した。 また, 十分に長い回路深度では, ノイズチャネルは, 量子ビット数とともに指数関数的に強度が増大する大域的非偏極ノイズとして見ることができる。 これは、回路深さとキュービット数の両方に関してコストが指数関数的にスケールするという直感を強く支持する。 本研究は, 量子誤差緩和の物理的限界を明らかにするだけでなく, 量子誤差軽減技術の性能評価のための新たな基準を提供する。

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