論文の概要: Testing quantum computers with the protocol of quantum state matching
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09674v1
- Date: Tue, 18 Oct 2022 08:25:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-22 04:38:05.599967
- Title: Testing quantum computers with the protocol of quantum state matching
- Title（参考訳）: 量子状態マッチングプロトコルを用いた量子コンピュータのテスト
- Authors: Adrian Ortega, Orsolya K\'alm\'an, Tam\'as Kiss
- Abstract要約: 量子コンピュータにおけるノイズの存在は、その効果的な操作を妨げる。
我々は、いわゆる量子状態マッチングプロトコルを試験目的に適用することを提案する。
体系的に異なる入力に対して、より小さな量子ボリュームを持つデバイスは、より大きい量子ボリュームを持つデバイスよりも、我々のテストでより優れた性能を発揮する。
- 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: The presence of noise in quantum computers hinders their effective operation.
Even though quantum error correction can theoretically remedy this problem, its
practical realization is still a challenge. Testing and benchmarking noisy,
intermediate-scale quantum (NISC) computers is therefore of high importance.
Here, we suggest the application of the so-called quantum state matching
protocol for testing purposes. This protocol was originally proposed to
determine if an unknown quantum state falls in a prescribed neighborhood of a
reference state. We decompose the unitary specific to the protocol and
construct the quantum circuit implementing one step of the dynamics for
different characteristic parameters of the scheme and present test results for
two different IBM quantum computers. By comparing the experimentally obtained
relative frequencies of success to the ideal success probability with a maximum
statistical tolerance, we discriminate statistical errors from device specific
ones. For the characterization of noise, we also use the fact that while the
output of the ideal protocol is insensitive to the internal phase of the input
state, the actual implementation may lead to deviations. For systematically
varied inputs we find that the device with the smaller quantum volume performs
better on our tests than the one with larger quantum volume, while for random
inputs they show a more similar performance.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータにおけるノイズの存在は、その効果的な操作を妨げる。
量子誤差補正はこの問題を理論的に修復することができるが、その実践的実現は依然として課題である。
したがって、NISC(中規模量子コンピュータ)の試験とベンチマークが重要である。
本稿では、いわゆる量子状態マッチングプロトコルを試験目的に適用することを提案する。
このプロトコルは元々、未知の量子状態が参照状態の所定の近傍にあるかどうかを決定するために提案された。
我々はプロトコルに固有のユニタリを分解し、スキームの異なる特性パラメータに対するダイナミクスの一段階を実装した量子回路を構築し、2つの異なるIBM量子コンピュータのテスト結果を示す。
実験により得られた相対的な成功頻度と理想的な成功確率を最大統計許容度と比較することにより、デバイス固有のものと統計誤差を識別する。
ノイズのキャラクタリゼーションには、理想的なプロトコルの出力が入力状態の内部位相に敏感であるにもかかわらず、実際の実装はずれにつながる可能性があるという事実も活用する。
体系的に異なる入力に対して、より小さな量子ボリュームを持つデバイスは、より大きな量子ボリュームを持つデバイスよりも、我々のテストにおいてより良い性能を示す。
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