論文の概要: Noisy Qudit vs Multiple Qubits : Conditions on Gate Efficiency
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.04543v2
- Date: Wed, 15 Nov 2023 14:20:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-16 20:48:50.889447
- Title: Noisy Qudit vs Multiple Qubits : Conditions on Gate Efficiency
- Title（参考訳）: ノイズqudit対多重量子ビット : ゲート効率の条件
- Authors: Denis Jankovi\'c, Jean-Gabriel Hartmann, Mario Ruben and Paul-Antoine
Hervieux
- Abstract要約: Qudits($d$レベルの情報量子ベース)は、量子情報処理の代替として、複数のプラットフォームで実装されている。
我々は、ヒルベルト空間次元と雑音環境の両方で、qudit と $n$-qubit 系の不忠実性スケーリングの比較研究を行う。
特定のキューディットプラットフォームは、最先端のキュービットプラットフォームと競合するゲート効率を持つことがわかった。
- 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: As qubit-based platforms face near-term technical challenges in terms of
scalability, qudits, $d$-level quantum bases of information, are being
implemented in multiple platforms as an alternative for Quantum Information
Processing (QIP). It is, therefore, crucial to study their efficiencies for QIP
compared to more traditional qubit platforms, specifically since each
additional quantum level represents an additional source of environmental
coupling. We present a comparative study of the infidelity scalings of a qudit
and $n$-qubit systems, both with identical Hilbert space dimensions and noisy
environments. The first-order response of the Average Gate Infidelity (AGI) to
the noise in the Lindblad formalism, which was found to be gate-independent,
was calculated analytically in the two systems being compared. This yielded a
critical curve $(d^2-1)/3\log_2(d)$ of the ratio of their respective figure of
merits, defined as the gate time in units of decoherence time. This quantity
indicates how time-efficient operations on these systems are relative to
decoherence timescales, and the critical curve is especially useful for
precisely benchmarking qudit platforms with smaller values of $d$. The curve
delineates regions where each system has a higher rate of increase of the AGI
than the other. This condition on gate efficiency was applied to different
existing platforms. Specific qudit platforms were found to possess gate
efficiencies competitive with state-of-the-art qubit platforms. Numerical
simulations complemented this work and allowed for discussion of the
applicability and limits of the linear response formalism.
- Abstract（参考訳）: qubitベースのプラットフォームはスケーラビリティの面で短期的な技術的課題に直面しており、qudits($d$レベルの情報の量子ベース)は量子情報処理(qip)の代替として複数のプラットフォームに実装されている。
したがって、より伝統的な量子ビットプラットフォームと比較して、QIPの効率性を研究することが重要である。
我々は、ヒルベルト空間次元と雑音環境の両方で、qudit と $n$-qubit 系の不忠実性スケーリングの比較研究を行う。
AGI (Average Gate Infidelity) のゲートに依存しないリンドブラッド形式における雑音に対する1次応答は、比較される2つのシステムで解析的に計算された。
これにより臨界曲線 $(d^2-1)/3\log_2(d)$ となり、デコヒーレンス時間単位のゲート時間として定義される。
この量は、これらのシステムにおける時間効率の操作が、デコヒーレンス時間スケールとどのように関係しているかを示し、臨界曲線は特に$d$のより小さい値のquditプラットフォームを正確にベンチマークするのに有用である。
曲線は、各系が他方よりもAGIの増加率が高い領域を規定する。
このゲート効率の条件は、既存の異なるプラットフォームに適用された。
特定のquditプラットフォームは最先端のqubitプラットフォームと競合するゲート効率を有することが判明した。
数値シミュレーションはこの研究を補完し、線形応答形式論の適用性と限界について議論することを可能にした。
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