論文の概要: Scalable Experimental Bounds for Dicke and GHZ States Fidelities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.03048v2
• Date: Thu, 31 Aug 2023 10:12:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-01 21:18:39.295204
• Title: Scalable Experimental Bounds for Dicke and GHZ States Fidelities
• Title（参考訳）: ディックおよびGHZ状態忠実度のための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: ノイズ量子(NISQ)デバイス上での高度に絡み合った状態の状態の整合性の推定は、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。 我々の達成した低い境界は、より小さな状態の超伝導系において、以前に報告された正確な忠実度に一致するか、超えるかのどちらかである。 この作業は、NISQデバイスのサイズと品質が向上するにつれて、ベンチマークへの道筋を提供する。
• 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, Somma and others [PhysRevA.74.052302] established that the complexity could 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 still need to be tight enough to provide reasonable estimations on NISQ devices. 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. Our achieved lower bounds match or exceed previously reported exact fidelities on superconducting systems for much smaller states. This work provides a path forward to benchmarking entanglement as NISQ devices improve in size and quality.
• 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、正確な忠実度測定は、全てのパウリ基底で測定されたフルステートトモグラフィを用いて、指数関数的に$O(3^N)$ for $N$-qubit状態にスケールするため、急速に高価になる。 しかし、Somma ら (PhysRevA.74.052302) 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調べると、複雑さが劇的に減少することを示した。 より大きな状態の場合、これらの境界は NISQ デバイスに対して妥当な推定を提供するのに十分厳密である必要がある。 理論導入から15年以上経って初めて,最近提案された拡張回路を効率よく実装した量子H1イオントラップシステムにおいて,すべてのDicke状態の状態準備忠実度が$N=10$,すべてのGHZ状態が$N=20$となる有意義な下限を報告した。 我々の達成した低い境界は、より小さな状態の超伝導系において、以前に報告された正確な忠実度に一致または超える。 この研究は、NISQデバイスのサイズと品質が向上するにつれて、絡み合いをベンチマークするための道筋を提供する。

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