論文の概要: Randomized benchmarking with random quantum circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.06181v3
- Date: Tue, 27 Jun 2023 14:59:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-28 17:46:40.917150
- Title: Randomized benchmarking with random quantum circuits
- Title（参考訳）: ランダム量子回路を用いたランダム化ベンチマーク
- Authors: Markus Heinrich, Martin Kliesch, Ingo Roth
- Abstract要約: 実験可能な仮定の下で任意のコンパクト群からゲートの保証を導出する。
線形深さのランダム量子回路では,多くの関連するフィルタRBスキームが実現可能であることを示す。
フィルタRBは,高次クロストークに対処するプロトコルを含む,いくつかの関連グループに対してサンプリング効率がよいことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3406858660972554
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In its many variants, randomized benchmarking (RB) is a broadly used
technique for assessing the quality of gate implementations on quantum
computers. A detailed theoretical understanding and general guarantees exist
for the functioning and interpretation of RB protocols if the gates under
scrutiny are drawn uniformly at random from a compact group. In contrast, many
practically attractive and scalable RB protocols implement random quantum
circuits with local gates randomly drawn from some gate-set. Despite their
abundance in practice, for those non-uniform RB protocols, general guarantees
for gates from arbitrary compact groups under experimentally plausible
assumptions are missing. In this work, we derive such guarantees for a large
class of RB protocols for random circuits that we refer to as filtered RB.
Prominent examples include linear cross-entropy benchmarking, character
benchmarking, Pauli-noise tomography and variants of simultaneous RB. Building
upon recent results for random circuits, we show that many relevant filtered RB
schemes can be realized with random quantum circuits in linear depth, and we
provide explicit small constants for common instances. We further derive
general sample complexity bounds for filtered RB. We show filtered RB to be
sample-efficient for several relevant groups, including protocols addressing
higher-order cross-talk. Our theory for non-uniform filtered RB is, in
principle, flexible enough to design new protocols for non-universal and analog
quantum simulators.
- Abstract（参考訳）: 多くの変種において、ランダム化ベンチマーク(RB)は量子コンピュータにおけるゲート実装の品質を評価するために広く用いられている手法である。
厳密な理論的な理解と一般的な保証がRBプロトコルの関数化と解釈のために存在する: 精査下のゲートがコンパクト群からランダムに一様に描かれる。
対照的に、実際に魅力的でスケーラブルなrbプロトコルの多くは、あるゲート集合からランダムに引き出される局所ゲートを持つランダム量子回路を実装している。
その存在にもかかわらず、非均一なrbプロトコルに対しては、実験的に妥当な仮定の下で任意のコンパクト群からのゲートに対する一般的な保証が欠落している。
本研究では,フィルタRBと呼ぶランダム回路に対して,大規模なRBプロトコルの保証を導出する。
代表的な例として、線形クロスエントロピーベンチマーク、文字ベンチマーク、ポーリノイズトモグラフィ、同時rbの変種がある。
近年のランダム回路に関する結果をもとに,線形深さのランダム量子回路を用いて,関連する多くのフィルタ付きrbスキームを実現できることを示した。
さらに,フィルタRBの一般試料複雑性境界を導出する。
高次クロストーク対応プロトコルを含むいくつかの関連グループにおいて,フィルタ付きrbはサンプル効率が高いことを示す。
非一様フィルタRBの理論は、原則として、非一様およびアナログ量子シミュレータのための新しいプロトコルを設計できるほど柔軟である。
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