論文の概要: Single-shot error mitigation by coherent Pauli checks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.03937v1
- Date: Wed, 7 Dec 2022 20:03:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 17:04:54.928520
- Title: Single-shot error mitigation by coherent Pauli checks
- Title（参考訳）: コヒーレントパウリチェックによる単発誤差軽減
- Authors: Ewout van den Berg, Sergey Bravyi, Jay M. Gambetta, Petar Jurcevic,
Dmitri Maslov, Kristan Temme
- Abstract要約: 完全な誤り訂正を行うことなく、量子回路の出力分布からサンプルを生成する方法を示す。
我々のアプローチは、クリフォード回路の誤差を検出するコヒーレント・パウリ・チェックに基づいている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.992823294269743
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Generating samples from the output distribution of a quantum circuit is a
ubiquitous task used as a building block of many quantum algorithms. Here we
show how to accomplish this task on a noisy quantum processor lacking
full-blown error correction for a special class of quantum circuits dominated
by Clifford gates. Our approach is based on Coherent Pauli Checks (CPCs) that
detect errors in a Clifford circuit by verifying commutation rules between
random Pauli-type check operators and the considered circuit. Our main
contributions are as follows. First, we derive a simple formula for the
probability that a Clifford circuit protected by CPCs contains a logical error.
In the limit of a large number of checks, the logical error probability is
shown to approach the value ${\approx}7\epsilon n/5$, where $n$ is the number
of qubits and $\epsilon$ is the depolarizing error rate. Our formula agrees
nearly perfectly with the numerical simulation results. Second, we show that
CPCs are well-suited for quantum processors with a limited qubit connectivity.
For example, the difference between all-to-all and linear qubit connectivity is
only a 3X increase in the number of CNOT gates required to implement CPCs.
Third, we describe simplified one-sided CPCs which are well-suited for
mitigating measurement errors in the single-shot settings. Finally, we report
an experimental demonstration of CPCs with up to 10 logical qubits and more
than 100 logical CNOT gates. Our experimental results show that CPCs provide a
marked improvement in the logical error probability for the considered task of
sampling the output distribution of quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 量子回路の出力分布からサンプルを生成することは、多くの量子アルゴリズムの構成要素として使われるユビキタスなタスクである。
ここでは、clifford gatesが支配する量子回路の特殊なクラスに対して、完全な誤り訂正を欠いたノイズ量子プロセッサ上でこのタスクを実現する方法を示す。
提案手法はコヒーレント・パウリチェック(CPC)に基づいて,ランダムなパウリ型チェック演算子と検討された回路間の交換規則を検証することでクリフォード回路の誤差を検出する。
主な貢献は以下の通りである。
まず、CPCで保護されたクリフォード回路が論理誤差を含む確率の簡単な式を導出する。
多数のチェックの限界において、論理誤差確率は${\approx}7\epsilon n/5$の値に近づくことが示され、ここでは$n$はキュービット数、$\epsilon$は非分極誤差率である。
我々の公式は数値シミュレーションの結果とほぼ完全に一致する。
第2に、CPCは量子ビット接続に制限のある量子プロセッサに適していることを示す。
例えば、オールツーオールとリニアキュービット接続の違いは、CPCを実装するのに必要なCNOTゲートの数を3倍に増やすだけである。
第3に,単発設定における測定誤差の軽減に適した簡易片側CPCについて述べる。
最後に,最大10個の論理量子ビットと100個以上の論理CNOTゲートを持つCPCの実験実験を行った。
実験の結果、CPCは量子回路の出力分布をサンプリングする検討課題に対して、論理誤差確率を著しく向上させることがわかった。
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