論文の概要: Realization of quantum signal processing on a noisy quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.05533v2
- Date: Thu, 30 Mar 2023 11:01:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 16:54:25.768671
- Title: Realization of quantum signal processing on a noisy quantum computer
- Title（参考訳）: 雑音量子コンピュータにおける量子信号処理の実現
- Authors: Yuta Kikuchi, Conor Mc Keever, Luuk Coopmans, Michael Lubasch,
Marcello Benedetti
- Abstract要約: 本稿では,各ステップのオーバヘッドコストを慎重に削減し,ノイズの多い量子ハードウェア上でQSPプロトコル全体を実行する戦略を提案する。
本プロトコルは,Honeywell による量子コンピュータの H1-1 トラップイオン上で,アルゴリズムを動作させることにより検証する。
この結果はQSPに基づく量子アルゴリズムの実験的な実現の第一歩である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2862023695904008
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum signal processing (QSP) is a powerful toolbox for the design of
quantum algorithms and can lead to asymptotically optimal computational costs.
Its realization on noisy quantum computers without fault tolerance, however, is
challenging because it requires a deep quantum circuit in general. We propose a
strategy to run an entire QSP protocol on noisy quantum hardware by carefully
reducing overhead costs at each step. To illustrate the approach, we consider
the application of Hamiltonian simulation for which QSP implements a polynomial
approximation of the time evolution operator. We test the protocol by running
the algorithm on Quantinuum's H1-1 trapped-ion quantum computer powered by
Honeywell. In particular, we compute the time dependence of bipartite
entanglement entropies for an Ising spin chain and find good agreement with
exact numerical simulations. To make the best use of the device, we determine
optimal experimental parameters by using a simplified error model for the
hardware and numerically studying the trade-off between Hamiltonian simulation
time, polynomial degree, and total accuracy. Our results are the first step in
the experimental realization of QSP-based quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 量子信号処理(QSP)は、量子アルゴリズムの設計のための強力なツールボックスであり、漸近的に最適な計算コストをもたらす。
しかし、フォールトトレランスのないノイズの多い量子コンピュータでは、一般に深い量子回路を必要とするため、実現は困難である。
我々は,各ステップのオーバーヘッドコストを慎重に削減し,ノイズ量子ハードウェア上でqspプロトコル全体を動作させる戦略を提案する。
このアプローチを説明するために、qspが時間発展作用素の多項式近似を実装したハミルトニアンシミュレーションの適用を考える。
我々は,ハネウェルを動力とする量子コンピュータ h1-1 上でアルゴリズムを実行することでプロトコルをテストする。
特に、イジングスピン鎖に対する二部交絡エントロピーの時間依存性を計算し、正確な数値シミュレーションとよく一致している。
デバイスを最大限に活用するために,ハードウェアの簡易誤差モデルを用いて最適実験パラメータを決定するとともに,ハミルトンシミュレーション時間,多項式次数,全精度のトレードオフを数値的に検討する。
この結果はQSPに基づく量子アルゴリズムの実験的な実現の第一歩である。
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