論文の概要: Scalable Experimental Bounds for Entangled Quantum State Fidelities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.03048v1
- Date: Thu, 6 Oct 2022 16:52:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-23 14:41:47.257362
- Title: Scalable Experimental Bounds for Entangled Quantum State Fidelities
- Title（参考訳）: 絡み合った量子状態ファイバーに対するスケーラブルな実験境界
- Authors: Shamminuj Aktar, Andreas B\"artschi, Abdel-Hameed A. Badawy, Stephan
Eidenbenz
- Abstract要約: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイス上での高絡み合い状態の状態準備忠実度を推定することは、ベンチマークと応用上の考慮にとって重要な課題である。
対称性を示す状態の忠実度の下限をみると、複雑さは劇的に減少する。
我々は、(i)Dicke状態 |D10,5> と(ii)GHZ状態 |G20> に対して、(i)GHZ状態 |G20> に対して、(i)Dicke状態 |D10,5> と(ii)GHZ状態 |G20> に対して、(i)GHZ状態の0.73の下界を与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Estimating the state preparation fidelity of highly entangled states on noisy
intermediate-scale quantum (NISQ) devices is an important task for benchmarking
and application considerations. Unfortunately, exact fidelity measurements
quickly become prohibitively expensive, as they scale exponentially as O(3^N)
for N-qubit states, using full state tomography with measurements in all Pauli
bases combinations.
However, it is known [Somma et.al. 2006] that the complexity can be
drastically reduced when looking at fidelity lower bounds for states that
exhibit symmetries, such as Dicke States and GHZ States. For larger states,
these bounds have so far not been tight enough to provide reasonable
estimations on today's (2022) NISQ devices. In this work, for the first time
and more than 15 years after the theoretical introduction, we report meaningful
lower bounds for the state preparation fidelity of all Dicke States up to N=10
and all GHZ states up to N=20 on Quantinuum H1 ion-trap systems using efficient
implementations of recently proposed scalable circuits for these states.
For example, we give state preparation fidelity lower bounds of (i) 0.46 for
the Dicke State |D10,5> and (ii) 0.73 for the GHZ State |G20>. These match or
exceed exact fidelity records recently achieved on superconducting systems for
the much smaller states |D6,3> and |G5>, respectively. Furthermore, we provide
evidence that for large Dicke States |DN,N/2>, we can resort to a GHZ-based
approximate state preparation to achieve better fidelity.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイス上での高絡み合い状態の状態準備忠実度の推定は、ベンチマークと応用上の考慮にとって重要な課題である。
残念なことに、正確な忠実度の測定は、n量子ビット状態のo(3^n)として指数関数的にスケールし、全てのポーリ塩基の組み合わせで測定されたフルステートトモグラフィーを用いて、急速に高価になる。
しかし、[Somma et.al. 2006] は、Dicke States や GHZ States のような対称性を示す状態の忠実度の下限をみると、複雑さが劇的に減少することが知られている。
より大きな州では、これらの境界は現在の (2022) の NISQ デバイスで妥当な推定を提供するのに十分ではない。
本研究は,理論導入から15年以上を経て初めて,最近提案された拡張回路の効率よく実装した量子H1イオントラップ系において,すべてのDicke状態がN=10まで,すべてのGHZ状態がN=20まで,その状態が有意に低いことを報告した。
例えば、状態準備フィデリティの低い境界を与える。
(i)Dicke State |D10,5> と 0.46
(ii)GHZ状態 |G20> の0.73。
これらの値は, 超伝導系において, それぞれより小さな状態である |D6,3> と |G5> の正確な忠実度の記録と一致するか, あるいは超える。
さらに、大きなディック状態 |DN,N/2> に対して、GHZ に基づく近似状態の準備を利用してより忠実な状態が得られることを示す。
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