論文の概要: Robustness of quantum algorithms against coherent control errors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.00618v2
- Date: Wed, 8 Nov 2023 10:57:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-10 18:52:01.418037
- Title: Robustness of quantum algorithms against coherent control errors
- Title（参考訳）: コヒーレント制御誤差に対する量子アルゴリズムのロバスト性
- Authors: Julian Berberich, Daniel Fink, and Christian Holm
- Abstract要約: 本稿では,リプシッツ境界を用いたコヒーレント制御誤差に対する量子アルゴリズムのロバスト性を解析するためのフレームワークを提案する。
我々は、コヒーレントな制御誤差に対するレジリエンスが、個々のゲートを生成するハミルトニアンの規範に影響されていることを示す最悪のケースの忠実性境界を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5407319151576265
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Coherent control errors, for which ideal Hamiltonians are perturbed by
unknown multiplicative noise terms, are a major obstacle for reliable quantum
computing. In this paper, we present a framework for analyzing the robustness
of quantum algorithms against coherent control errors using Lipschitz bounds.
We derive worst-case fidelity bounds which show that the resilience against
coherent control errors is mainly influenced by the norms of the Hamiltonians
generating the individual gates. These bounds are explicitly computable even
for large circuits, and they can be used to guarantee fault-tolerance via
threshold theorems. Moreover, we apply our theoretical framework to derive a
novel guideline for robust quantum algorithm design and transpilation, which
amounts to reducing the norms of the Hamiltonians. Using the $3$-qubit Quantum
Fourier Transform as an example application, we demonstrate that this guideline
targets robustness more effectively than existing ones based on circuit depth
or gate count. Furthermore, we apply our framework to study the effect of
parameter regularization in variational quantum algorithms. The practicality of
the theoretical results is demonstrated via implementations in simulation and
on a quantum computer.
- Abstract（参考訳）: 理想ハミルトニアンが未知の乗法的雑音項によって摂動されるコヒーレント制御誤差は、信頼できる量子コンピューティングの大きな障害である。
本稿では,リプシッツ境界を用いたコヒーレント制御誤差に対する量子アルゴリズムのロバスト性を分析する枠組みを提案する。
我々は,コヒーレント制御誤差に対するレジリエンスが,個々のゲートを生成するハミルトニアンの規範に主に影響されていることを示す,最悪の場合の忠実性境界を導出する。
これらの境界は大きな回路でも明示的に計算可能であり、しきい値定理によるフォールトトレランスを保証するために使うことができる。
さらに,ロバストな量子アルゴリズム設計とトランスパイル化のための新しいガイドラインを導出するために,ハミルトニアンのノルムを減少させるための理論的枠組みを適用した。
3ドルの量子フーリエ変換を例にとると、このガイドラインは回路の深さやゲート数に基づいて、既存のものよりも頑健さを目標としている。
さらに,変動量子アルゴリズムにおけるパラメータ正規化の効果について検討する。
理論結果の実用性は、シミュレーションおよび量子コンピュータ上での実装によって実証される。
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