論文の概要: Majorization-based benchmark of the complexity of quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.04894v1
• Date: Mon, 10 Apr 2023 23:01:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-12 16:47:05.123576
• Title: Majorization-based benchmark of the complexity of quantum processors
• Title（参考訳）: 量子プロセッサの複雑性のメジャー化に基づくベンチマーク
• Authors: Alexandre B. Tacla, Nina Machado O'Neill, Gabriel G. Carlo, Fernando de Melo, and Raul O. Vallejos
• Abstract要約: 我々は、様々な量子プロセッサの動作を数値的にシミュレートし、特徴付ける。 我々は,各デバイスの性能をベンチマークラインと比較することにより,量子複雑性を同定し,評価する。 我々は、回路の出力状態が平均して高い純度である限り、偏化ベースのベンチマークが成り立つことを発見した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 105.54048699217668
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Here we investigate the use of the majorization-based indicator introduced in [R. O. Vallejos, F. de Melo, and G. G. Carlo, Phys. Rev. A 104, 012602 (2021)] as a way to benchmark the complexity within reach of quantum processors. By considering specific architectures and native gate sets of currently available technologies, we numerically simulate and characterize the operation of various quantum processors. We characterize their complexity for different native gate sets, qubit connectivity and increasing number of gates. We identify and assess quantum complexity by comparing the performance of each device against benchmark lines provided by randomized Clifford circuits and Haar-random pure states. In this way, we are able to specify, for each specific processor, the number of native quantum gates which are necessary, on average, for achieving those levels of complexity. Lastly, we study the performance of the majorization-based characterization in the presence of distinct types of noise. We find that the majorization-based benchmark holds as long as the circuits' output states have, on average, high purity ($\gtrsim 0.9$). In such cases, the indicator showed no significant differences from the noiseless case.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,[R. O. Vallejos, F. de Melo, G. G. Carlo, Phys. A 104, 012602 (2021)] で導入された偏化に基づくインジケータを用いて,量子プロセッサの到達範囲における複雑性のベンチマークを行う。 現在利用可能な技術の特定のアーキテクチャとネイティブゲートセットを考慮することで、様々な量子プロセッサの動作を数値的にシミュレートし、特徴付ける。 異なるネイティブゲートセット、キュービット接続、ゲート数の増加といった複雑さを特徴付ける。 各デバイスの性能をランダム化クリフォード回路とハールランダム純状態のベンチマークラインと比較することにより、量子複雑性を同定し評価する。 このようにして、各プロセッサに対して、それらの複雑さのレベルを達成するために、平均して必要なネイティブ量子ゲートの数を指定することができる。 最後に,異なる種類の雑音の存在下でのメジャー化に基づくキャラクタリゼーションの性能について検討する。 メジャー化ベースのベンチマークは、回路の出力状態が平均して高い純度(\gtrsim 0.9$)である限り、保持される。 その結果,無騒音症例と有意な差は認められなかった。

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