論文の概要: Scalable noisy quantum circuits for biased-noise qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.02045v5
• Date: Mon, 19 Aug 2024 13:57:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-21 04:48:49.025856
• Title: Scalable noisy quantum circuits for biased-noise qubits
• Title（参考訳）: バイアスノイズ量子ビットに対するスケーラブルノイズ量子回路
• Authors: Marco Fellous-Asiani, Moein Naseri, Chandan Datta, Alexander Streltsov, Michał Oszmaniec,
• Abstract要約: 安定猫量子ビットの既存システムに動機づけられたビットフリップ誤差のみに影響されるバイアスノイズ量子ビットを考察する。 現実的なノイズモデルでは、位相フリップは無視できないが、Pauli-Twirling近似では、ベンチマークが最大106ドルのゲートを含む回路の正しさを確認できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.69303106863453
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: In this work, we consider biased-noise qubits affected only by bit-flip errors, which is motivated by existing systems of stabilized cat qubits. This property allows us to design a class of noisy Hadamard-tests involving entangling and certain non-Clifford gates, which can be conducted reliably with only a polynomial overhead in algorithm repetitions. On the flip side we also found classical algorithms able to efficiently simulate both the noisy and noiseless versions of our specific variants of Hadamard test. We propose to use these algorithms as a simple benchmark of the biasness of the noise at the scale of large circuits. The bias being checked on a full computational task, it makes our benchmark sensitive to crosstalk or time-correlated errors, which are usually invisible from individual gate tomography. For realistic noise models, phase-flip will not be negligible, but in the Pauli-Twirling approximation, we show that our benchmark could check the correctness of circuits containing up to $10^6$ gates, several orders of magnitudes larger than circuits not exploiting a noise-bias. Our benchmark is applicable for an arbitrary noise-bias, beyond Pauli models.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,安定猫量子ビットの既存システムに動機づけられたビットフリップ誤差のみに影響されるバイアスノイズ量子ビットについて考察する。 この特性により、エンタングリングと特定の非クリフォードゲートを含むノイズの多いアダマールテストのクラスを設計でき、アルゴリズムの繰り返しにおいて多項式オーバーヘッドのみを確実に行うことができる。 逆に、古典的なアルゴリズムは、特定のHadamardテストのノイズとノイズのないバージョンの両方を効率的にシミュレートできることがわかった。 本稿では,これらのアルゴリズムを大規模回路における雑音のバイアスの単純なベンチマークとして用いることを提案する。 完全な計算タスクでチェックされるバイアスにより、ベンチマークはクロストークや時間関連のエラーに敏感になり、通常は個々のゲートトモグラフィーからは見えない。 現実的なノイズモデルでは、位相フリップは無視できないが、Pauli-Twirling近似では、最大10^6$ゲートを含む回路の正しさを確認することができる。 我々のベンチマークは、パウリモデル以外の任意のノイズバイアスに適用できる。

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