論文の概要: Segmented Composite Design of Robust Single-Qubit Quantum Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.00253v1
• Date: Sat, 31 Dec 2022 17:00:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 01:21:28.592390
• Title: Segmented Composite Design of Robust Single-Qubit Quantum Gates
• Title（参考訳）: ロバストな単一量子ビット量子ゲートのセグメンテッド複合設計
• Authors: Ido Kaplan, Muhammad Erew, Yonatan Piasetzky, Moshe Goldstein, Yaron Oz, Haim Suchowski
• Abstract要約: 複合セグメント設計に基づくロバストな単一量子ユニタリゲートの誤差軽減手法を提案する。 基本的単一キュービットのユニタリ演算に対する3次元合成設計は, 誤差の現実的な分布に対して, 誤差を桁違いに低減することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Error mitigation schemes and error-correcting codes have been the center of much effort in quantum information processing research over the last few decades. While most of the successful proposed schemes for error mitigation are perturbative in the noise and assume deterministic systematic errors, studies of the problem considering the full noise and errors distribution are still scarce. In this work, we introduce an error mitigation scheme for robust single-qubit unitary gates based on composite segmented design, which accounts for the full distribution of the physical noise and errors in the system. We provide two optimization approaches to construct these robust segmented gates: perturbative and non-perturbative, that addresses all orders of errors. We demonstrate our scheme in the photonics realm for the dual-rail directional couplers realization. We show that the 3-segmented composite design for the fundamental single-qubits unitary operations reduces the error by an order of magnitude for a realistic distribution of errors, and that the two approaches are compatible for small errors. This is shown to significantly reduce the overhead of modern error correction codes. Our methods are rather general and can be applied to other realizations of quantum information processing units.
• Abstract（参考訳）: 誤り緩和スキームと誤り訂正符号は、過去数十年にわたって量子情報処理研究における多くの取り組みの中心となっている。 提案手法のほとんどが雑音に対して摂動的であり、決定論的系統的誤りを仮定しているが、完全な雑音と誤差分布を考慮した問題の研究はまだ少ない。 本研究では,システム内の物理ノイズと誤差の完全な分布を考慮に入れた複合セグメント設計に基づく,ロバストな単一量子ユニタリゲートの誤差軽減手法を提案する。 これら頑健なセグメントゲートを構築するための2つの最適化アプローチを提供する: 摂動的および非摂動的であり、すべてのエラーに対処する。 デュアルレール指向性カプラ実現のためのフォトニクス領域における本手法を実証する。 基本的単一キュービットのユニタリ演算のための3次元複合設計は、現実的な誤差分布の桁違いの誤差を低減し、この2つのアプローチが小さな誤差に対して互換性があることを示す。 これは現代の誤り訂正符号のオーバーヘッドを大幅に削減することが示されている。 我々の方法はかなり一般的であり、量子情報処理ユニットの他の実現にも適用できる。

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