論文の概要: Experimental benchmarking of an automated deterministic error
suppression workflow for quantum algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.06864v1
- Date: Wed, 14 Sep 2022 18:23:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-26 16:52:54.859634
- Title: Experimental benchmarking of an automated deterministic error
suppression workflow for quantum algorithms
- Title（参考訳）: 量子アルゴリズムのための自動決定論的誤り抑制ワークフローの実験ベンチマーク
- Authors: Pranav S. Mundada, Aaron Barbosa, Smarak Maity, T. M. Stace, Thomas
Merkh, Felicity Nielson, Andre R. R. Carvalho, Michael Hush, Michael J.
Biercuk, and Yuval Baum
- Abstract要約: 量子コンピュータの約束に関する引用は、ハードウェアが例外的に脆弱でエラーを起こしやすいという現実に誘惑されている。
我々は、ゲートレベルから回路実行および測定まで、量子アルゴリズムのエラーを決定論的に抑制するために設計された完全に自律的なワークフローを記述し、実験的にテストする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Excitement about the promise of quantum computers is tempered by the reality
that the hardware remains exceptionally fragile and error-prone, forming a
bottleneck in the development of novel applications. In this manuscript, we
describe and experimentally test a fully autonomous workflow designed to
deterministically suppress errors in quantum algorithms from the gate level
through to circuit execution and measurement. We introduce the key elements of
this workflow, delivered as a software package called Fire Opal, and survey the
underlying physical concepts: error-aware compilation, automated system-wide
gate optimization, automated dynamical decoupling embedding for circuit-level
error cancellation, and calibration-efficient measurement-error mitigation. We
then present a comprehensive suite of performance benchmarks executed on IBM
hardware, demonstrating up to > 1000X improvement over the best alternative
expert-configured techniques available in the open literature. Benchmarking
includes experiments using up to 16 qubit systems executing: Bernstein
Vazirani, Quantum Fourier Transform, Grover's Search, QAOA, VQE, Syndrome
extraction on a five-qubit Quantum Error Correction code, and Quantum Volume.
Experiments reveal a strong contribution of Non-Markovian errors to baseline
algorithmic performance; in all cases the deterministic error-suppression
workflow delivers the highest performance and approaches incoherent error
bounds without the need for any additional sampling or randomization overhead,
while maintaining compatibility with all additional probabilistic error
suppression techniques.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの期待に対する興奮は、ハードウェアが極めて脆弱でエラーを起こしやすいという現実によって引き起こされ、新しいアプリケーションの開発においてボトルネックとなる。
本稿では,ゲートレベルから回路実行および測定まで,量子アルゴリズムの誤りを決定論的に抑制するために設計された完全自律ワークフローを記述し,実験的に検証する。
Fire Opalと呼ばれるソフトウェアパッケージとして提供されるこのワークフローの重要な要素を紹介し、エラー対応コンパイル、自動システムワイドゲート最適化、回路レベルのエラーキャンセルのための動的デカップリングの自動埋め込み、測定エラーのキャリブレーション効率向上などの基礎となる物理概念を調査します。
次に、IBMハードウェア上で実行されるパフォーマンスベンチマークの包括的なスイートを示し、オープンな文献で利用可能な、最高の専門家構成のテクニックよりも1000倍以上改善されていることを示す。
ベンチマークには、bernstein vazirani, quantum fourier transform, grover's search, qaoa, vqe, syndrome extraction on a five-qubit quantum error correction code, quantum volumeという16の量子ビットシステムによる実験が含まれている。
すべての場合において、決定論的エラー抑圧ワークフローは最高性能を提供し、追加のサンプリングやランダム化オーバーヘッドを必要とせずに、不整合エラー境界にアプローチすると同時に、追加の確率的エラー抑制技術との互換性を維持している。
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