論文の概要: Leveraging hardware-control imperfections for error mitigation via generalized quantum subspace

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.07660v2
• Date: Wed, 15 Mar 2023 06:45:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 10:37:40.942865
• Title: Leveraging hardware-control imperfections for error mitigation via generalized quantum subspace
• Title（参考訳）: 一般化量子部分空間による誤差軽減のためのハードウェア制御不完全化の活用
• Authors: Yasuhiro Ohkura and Suguru Endo and Takahiko Satoh and Rodney Van Meter and Nobuyuki Yoshioka
• Abstract要約: 完全フォールトトレランスのない量子コンピューティングの時代には、量子エラー緩和技術を通じてノイズ効果を抑え、量子デバイスの計算能力を高めることが不可欠である。 最も効果的なノイズ非依存誤差緩和スキームの1つは、一般化量子部分空間展開(GSE)法である。 本稿では,異なるノイズレベルを持つ量子状態のコピーを用いた誤り緩和量子状態を構成するフォールト・サブスペース法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8399688944263843
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In the era of quantum computing without full fault-tolerance, it is essential to suppress noise effects via the quantum error mitigation techniques to enhance the computational power of the quantum devices. One of the most effective noise-agnostic error mitigation schemes is the generalized quantum subspace expansion (GSE) method, which unifies various mitigation algorithms under the framework of the quantum subspace expansion. Specifically, the fault-subspace method, a subclass of GSE method, constructs an error-mitigated quantum state with copies of quantum states with different noise levels. However, from the experimental aspect, it is nontrivial to determine how to reliably amplify the noise so that the error in the simulation result is efficiently suppressed. In this work, we explore the potential of the fault-subspace method by leveraging the hardware-oriented noise: intentional amplification of the decoherence, noise boost by insertion of identity, making use of crosstalk, and probabilistic implementation of noise channel. We demonstrate the validity of our proposals via both numerical simulations with the noise parameters reflecting those in quantum devices available via IBM Quantum, and also experiments performed therein.
• Abstract（参考訳）: 完全なフォールトトレランスのない量子コンピューティングの時代には、量子デバイスの計算能力を高めるために、量子誤差緩和技術によってノイズ効果を抑制することが不可欠である。 最も効果的なノイズ非依存誤り緩和スキームの1つは一般化量子部分空間展開(gse)法であり、量子部分空間展開の枠組みの下で様々な緩和アルゴリズムを統合する。 具体的には、GSE法のサブクラスであるフォールト・サブスペース法は、異なるノイズレベルを持つ量子状態のコピーを含む誤差緩和量子状態を構築する。 しかし、実験的な側面から、シミュレーション結果の誤差を効率的に抑えるために、ノイズを確実に増幅する方法を決定することは容易ではない。 本研究では,ハードウェア指向のノイズを故意に増幅し,アイデンティティの挿入によるノイズの増大,クロストークの利用,ノイズチャネルの確率的実装という,フォールト・サブスペース法の可能性を検討する。 本提案の妥当性は,ibm quantumで利用可能な量子デバイスにおけるノイズパラメータを反映した数値シミュレーションと,実験の両方を通じて実証する。

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