論文の概要: Non-Markovian noise sources for quantum error mitigation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.05053v2
- Date: Tue, 2 May 2023 10:51:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-03 17:17:47.918519
- Title: Non-Markovian noise sources for quantum error mitigation
- Title（参考訳）: 量子誤差緩和のための非マルコフ雑音源
- Authors: Doyeol Ahn (1,2) and Byeongyong Park (1,2) ((1) Department of
Electrical and Computer Engineering, University of Seoul, Republic of Korea
(2) First Quantum, Inc, Republic of Korea)
- Abstract要約: NISQデバイスに適した量子状態進化の非マルコフモデルと量子誤差緩和コスト関数を提案する。
その結果,量子システムと環境との結合強度が増大するにつれて,量子エラー低減のコスト関数が増加することがわかった。
- 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: Reducing the impact of errors and decoherence in near-term quantum computers,
such as noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices, is critical for their
practical implementation. These factors significantly limit the applicability
of quantum algorithms, necessitating a comprehensive understanding of their
physical origins to establish effective error mitigation strategies. In this
study, we present a non-Markovian model of quantum state evolution and a
quantum error mitigation cost function tailored for NISQ devices interacting
with an environment represented by a set of simple harmonic oscillators as a
noise source. Employing the projection operator formalism and both advanced and
retarded propagators in time, we derive the reduced-density operator for the
output quantum states in a time-convolutionless form by solving the quantum
Liouville equation. We examine the output quantum state fluctuations for both
identity and controlled-NOT (CNOT) gate operations in two-qubit operations
using a range of input states. Subsequently, these results are compared with
experimental data from ion-trap and superconducting quantum computing systems
to estimate the crucial parameters of the cost functions for quantum error
mitigation. Our findings reveal that the cost function for quantum error
mitigation increases as the coupling strength between the quantum system and
its environment intensifies. This study underscores the significance of
non-Markovian models in understanding quantum state evolution and highlights
the practical implications of the quantum error mitigation cost function when
assessing experimental results from NISQ devices.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスのような、短期量子コンピュータにおけるエラーやデコヒーレンスの影響を低減することは、その実用化に不可欠である。
これらの要因は量子アルゴリズムの適用性を著しく制限し、その物理的起源を包括的に理解し、効果的な誤り緩和戦略を確立する必要がある。
本研究では,ノイズ源として単純な高調波発振器の集合で表される環境と相互作用するNISQデバイスに適した,量子状態進化の非マルコフモデルと量子誤差緩和コスト関数を提案する。
量子リウヴィル方程式の解法を用いて, 射影演算子形式と, 進行と遅延の両方のプロパゲータを用いて, 出力量子状態の還元密度作用素を時間畳み込み形に導出する。
複数入力状態を用いた2ビット演算におけるIDと制御NOT(CNOT)ゲート操作の出力量子状態変動について検討する。
これらの結果は、イオントラップおよび超伝導量子コンピューティングシステムの実験データと比較され、量子誤差緩和のためのコスト関数の重要なパラメータを推定する。
その結果,量子システムと環境との結合強度が増大するにつれて,量子エラー低減のコスト関数が増加することがわかった。
本研究は、非マルコフモデルが量子状態の進化を理解する上での意義を強調し、nisqデバイスからの実験結果を評価する際の量子誤差緩和コスト関数の実際的意義を強調する。
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