論文の概要: Leakage Benchmarking for Universal Gate Sets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.07884v2
• Date: Thu, 18 Apr 2024 07:22:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-19 14:38:58.500225
• Title: Leakage Benchmarking for Universal Gate Sets
• Title（参考訳）: ユニバーサルゲート集合の漏洩ベンチマーク
• Authors: Bujiao Wu, Xiaoyang Wang, Xiao Yuan, Cupjin Huang, Jianxin Chen,
• Abstract要約: リークは、量子コンピューティングにおいて、最も難しい問題の一つです。 漏れはフォールトトレラント量子計算の発展に重大な障害をもたらす。 本稿では,リークランダム化ベンチマークと呼ばれる,効率的かつ正確なベンチマークフレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.220400405216606
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Errors are common issues in quantum computing platforms, among which leakage is one of the most challenging to address. This is because leakage, i.e., the loss of information stored in the computational subspace to undesired subspaces in a larger Hilbert space, is more difficult to detect and correct than errors that preserve the computational subspace. As a result, leakage presents a significant obstacle to the development of fault-tolerant quantum computation. In this paper, we propose an efficient and accurate benchmarking framework called leakage randomized benchmarking (LRB) for measuring leakage rates on multi-qubit quantum systems. Our approach is more insensitive to state preparation and measurement (SPAM) noise than existing leakage benchmarking protocols, requires fewer assumptions about the gate set itself, and can be used to benchmark multi-qubit leakages, which was not done previously. We also extend the LRB protocol to an interleaved variant called interleaved LRB (iLRB), which can benchmark the average leakage rate of generic $n$-site quantum gates with reasonable noise assumptions. We demonstrate the iLRB protocol on benchmarking generic two-qubit gates realized using flux tuning, and analyze the behavior of iLRB under corresponding leakage models. Our numerical experiments show good agreement with theoretical estimations, indicating the feasibility of both the LRB and iLRB protocols. Keywords: quantum computing; randomized benchmarking; leakage error; quantum gates
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングプラットフォームではエラーが一般的な問題であり、リークは最も解決が難しい問題のひとつだ。 これは、すなわち計算部分空間に格納されている情報のリーク、すなわちより大きなヒルベルト空間の望ましくない部分空間への損失が、計算部分空間を保存する誤りよりも検出し、修正することがより困難であるからである。 その結果、リークはフォールトトレラント量子計算の発展に重大な障害をもたらす。 本稿では,マルチキュービット量子システムにおけるリークレートを測定するための,リークランダム化ベンチマーク(LRB)という,効率的かつ正確なベンチマークフレームワークを提案する。 提案手法は,既存のリークベンチマークプロトコルよりも状態準備・測定(SPAM)ノイズに敏感であり,ゲートセット自体の仮定を少なくし,これまで行われていなかったマルチキュービットリークのベンチマークに使用できる。 また、LRBプロトコルをインターリーブドLRB (Interleaved LRB) と呼ばれるインターリーブ型に拡張し、一般的な$n$サイトの量子ゲートの平均リーク率を妥当なノイズ仮定でベンチマークすることができる。 フラックスチューニングにより実現した汎用2ビットゲートのベンチマークにおいて,iLRBプロトコルを実証し,対応するリークモデルの下でのiLRBの挙動を解析する。 数値実験により,LRBプロトコルとiLRBプロトコルの有効性が示唆された。 キーワード:量子コンピューティング、ランダム化ベンチマーク、リークエラー、量子ゲート

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