論文の概要: Mitigating crosstalk errors by randomized compiling: Simulation of the
BCS model on a superconducting quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.02345v2
- Date: Mon, 13 Nov 2023 16:05:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-14 22:06:05.242638
- Title: Mitigating crosstalk errors by randomized compiling: Simulation of the
BCS model on a superconducting quantum computer
- Title（参考訳）: ランダムコンパイルによるクロストーク誤差の緩和:超伝導量子コンピュータ上でのBCSモデルのシミュレーション
- Authors: Hugo Perrin, Thibault Scoquart, Alexander Shnirman, J\"org Schmalian
and Kyrylo Snizhko
- Abstract要約: CNOT2量子ゲートを起点とするクロストークエラーは、多くの量子コンピューティングプラットフォームにおけるエラーの重要な原因である。
隣接するキュービットの特別処理を含むランダム化コンパイルプロトコルを拡張し,適用する。
隣り合う量子ビットのツイリングは、新しい量子ビットや回路を追加することなく、ノイズ推定プロトコルを劇的に改善することを示します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We develop and apply an extension of the randomized compiling (RC) protocol
that includes \new{a special treatment of} neighboring qubits and dramatically
reduces crosstalk \new{effects caused by the application of faulty gates
on}\old{ between} superconducting qubits in IBMQ quantum computers
(\texttt{ibm\_lagos} and \texttt{ibmq\_ehningen}). Crosstalk errors, stemming
from CNOT two-qubit gates, are a crucial source of errors on numerous quantum
computing platforms. For the IBMQ machines, their magnitude is \older{usually
underestimated} \newest{often overlooked}\older{by the benchmark protocols
provided by the manufacturer}. Our RC protocol turns coherent noise due to
crosstalk into a depolarising noise channel that can then be treated using
established error mitigation schemes, such as noise estimation circuits. We
apply our approach to the quantum simulation of the non-equilibrium dynamics of
the Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) Hamiltonian for superconductivity, a
particularly challenging model to simulate on quantum hardware because of the
long-range interaction of Cooper pairs. With 135 CNOT gates, we work in a
regime where crosstalk, as opposed to either trotterization or qubit
decoherence, dominates the error. Our twirling of neighboring qubits is shown
to dramatically improve the noise estimation protocol without the need to add
new qubits or circuits and allows for a quantitative simulation of the BCS
model.
- Abstract（参考訳）: 我々は,IBMQ量子コンピュータにおける超伝導量子ビット(\texttt{ibm\_lagos} と \texttt{ibmq\_ehningen} )における,隣接する量子ビットの特殊処理を含むランダムコンパイル(RC)プロトコルの拡張と適用を行い,異常ゲートの印加によるクロストーク \new{effects を劇的に低減する。
CNOTの2量子ゲートに由来するクロストークエラーは、多くの量子コンピューティングプラットフォームにおけるエラーの重要な原因である。
IBMQマシンの場合、その大きさは \older{ular underestimated} \newest{often overlooked}\older{by the benchmark protocol by the maker} である。
このrcプロトコルはクロストークによるコヒーレントノイズを非分極ノイズチャネルに変換し,ノイズ推定回路などの確立されたエラー緩和スキームを用いて処理する。
超伝導に対するバルディーン・クーパー=シュリーファー(BCS)ハミルトニアン(英語版)の非平衡力学の量子シミュレーションに適用し、クーパー対の長距離相互作用により量子ハードウェア上でのシミュレーションが特に困難である。
135のcnotゲートでは、ロータライズやキュービットのデコヒーレンスとは対照的に、クロストークがエラーを支配するような方法で作業します。
隣り合う量子ビットの回転は、新しい量子ビットや回路を追加する必要なしにノイズ推定プロトコルを劇的に改善し、bcsモデルの定量的シミュレーションを可能にしている。
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