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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.09385v6
• Date: Tue, 30 Jan 2024 03:56:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-31 20:04:42.790420
• 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: 本稿では,量子推定理論に基づいて,様々な量子誤差低減手法のコストを統一的に分析する手法を提案する。 我々は,観測可能な観測値の偏りのない推定値が,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下での汎用量子回路を導出する。 本研究は,量子誤り軽減技術の物理的限界の理解に寄与し,量子エラー軽減技術の性能を評価するための新しい基準を提供する。
• 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 present a unified approach to analyzing the cost of various quantum error mitigation methods on the basis of quantum estimation theory. By analyzing the quantum Fisher information matrix of a virtual quantum circuit that effectively represents the operations of quantum error mitigation methods, we derive for a generic layered quantum circuit under 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. Under the global depolarizing noise, we in particular find that the bound can be asymptotically saturated by merely rescaling the measurement results. Moreover, we prove for random circuits with local noise that the cost grows exponentially also with the qubit count. Our numerical simulations support the observation that, even if the circuit has only linear connectivity, such as the brick-wall structure, each noise channel converges to the global depolarizing channel with its strength growing exponentially with the qubit count. This not only implies the exponential growth of cost both with the depth and qubit count, but also validates the rescaling technique for sufficiently deep quantum circuits. Our results contribute to the understanding of the physical limitations of quantum error mitigation and offer a new criterion for evaluating the performance of quantum error mitigation techniques.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,様々な量子誤差緩和手法のコストを量子推定理論に基づいて分析する統一的手法を提案する。 量子誤差緩和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行列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、マルコフノイズの幅広いクラスの下で、汎用的な層状量子回路を導出する。 大域的非分極雑音下では、測定結果を再スケーリングするだけで、境界は漸近的に飽和することができる。 さらに,局所ノイズのあるランダム回路に対して,量子ビット数とともにコストが指数関数的に増加することを証明した。 我々の数値シミュレーションは、ブロック壁構造などの線形接続のみを有する回路であっても、各ノイズチャネルは量子ビット数で指数関数的に増大する大域的非分極チャネルに収束する、という観測を裏付けている。 これは、深さと量子ビット数の両方でコストの指数的な増加を意味するだけでなく、十分に深い量子回路に対する再スケーリング技術を検証する。 本研究は,量子誤差緩和の物理的限界の理解に寄与し,量子誤差緩和手法の性能評価のための新たな基準を提供する。

関連論文リスト

• Power Characterization of Noisy Quantum Kernels [52.47151453259434]
  一般化誤差が小さい場合でも,量子カーネル法は予測能力に乏しい。 我々は、量子計算にノイズの多い量子カーネル法を用いるために重要な警告を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-31T01:02:16Z)
• Robust Quantum Gates against Correlated Noise in Integrated Quantum Chips [11.364693110852738]
  超伝導量子回路におけるロバスト量子ゲートの実験的実現について報告する。 我々の研究は、ノイズ耐性複素量子回路を実現するための汎用的なツールボックスを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-03T16:12:35Z)
• Increasing the Measured Effective Quantum Volume with Zero Noise Extrapolation [1.0037949839020766]
  ZNEはベンダーが測定した量子体積よりも有効な量子体積を増大させることができることを示す。 具体的には、4つのIBM量子超伝導プロセッサユニットの有効量子量を測定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-28T01:31:41Z)
• Practical limitations of quantum data propagation on noisy quantum processors [0.9362259192191963]
  このような量子アルゴリズムは、現在の量子プロセッサのノイズの性質のため、信頼性の高い結果を得るためには、エラー確率が非常に低いシングルビットと2キュービットのゲートを必要とする。 具体的には、変動パラメータの伝搬の相対誤差が量子ハードウェアのノイズの確率とどのようにスケールするかについて上限を与える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-22T17:12:52Z)
• Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational Chemistry [51.827942608832025]
  短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。 計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z)
• Circuit Symmetry Verification Mitigates Quantum-Domain Impairments [69.33243249411113]
  本稿では,量子状態の知識を必要とせず,量子回路の可換性を検証する回路指向対称性検証を提案する。 特に、従来の量子領域形式を回路指向安定化器に一般化するフーリエ時間安定化器(STS)手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-27T21:15:35Z)
• Direct Quantum Communications in the Presence of Realistic Noisy Entanglement [69.25543534545538]
  本稿では,現実的な雑音に依拠する新しい量子通信方式を提案する。 性能分析の結果,提案手法は競争力のあるQBER, 利得, 利得を提供することがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-22T13:06:12Z)
• Boundaries of quantum supremacy via random circuit sampling [69.16452769334367]
  Googleの最近の量子超越性実験は、量子コンピューティングがランダムな回路サンプリングという計算タスクを実行する遷移点を示している。 観測された量子ランタイムの利点の制約を、より多くの量子ビットとゲートで検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-05T20:11:53Z)
• Using Quantum Metrological Bounds in Quantum Error Correction: A Simple Proof of the Approximate Eastin-Knill Theorem [77.34726150561087]
  本稿では、量子誤り訂正符号の品質と、論理ゲートの普遍的な集合を達成する能力とを結びつける、近似したイージン・クニル定理の証明を示す。 我々の導出は、一般的な量子気象プロトコルにおける量子フィッシャー情報に強力な境界を用いる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-24T17:58:10Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。