論文の概要: Operational Markovianization in Randomized Benchmarking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.04704v1
• Date: Mon, 8 May 2023 13:37:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-09 14:20:13.754310
• Title: Operational Markovianization in Randomized Benchmarking
• Title（参考訳）: ランダム化ベンチマークにおけるオペレーショナルマルコビアン化
• Authors: Pedro Figueroa-Romero, Miha Papi\v{c}, Adrian Auer, Min-Hsiu Hsieh, Kavan Modi, In\'es de Vega
• Abstract要約: 我々は、動的デカップリング(DD)やランダムコンパイル(RC)のようなエラー抑制技術がランダムベンチマーク(RB)を動作的にマーカビアン化できることを解析的に示す。 提案手法は,非マルコフ雑音を同時に低減し,標準かつ信頼性の高いゲート品質推定を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.52571197166768
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A crucial task to obtain optimal and reliable quantum devices is to quantify their overall performance. The average fidelity of quantum gates is a particular figure of merit that can be estimated efficiently by Randomized Benchmarking (RB). However, the concept of gate-fidelity itself relies on the crucial assumption that noise behaves in a predictable, time-local, or so-called Markovian manner, whose breakdown can naturally become the leading source of errors as quantum devices scale in size and depth. We analytically show that error suppression techniques such as Dynamical Decoupling (DD) and Randomized Compiling (RC) can operationally Markovianize RB: i) fast DD reduces non-Markovian RB to an exponential decay plus longer-time corrections, while on the other hand, ii) RC generally does not affect the average, but iii) it always suppresses the variance of such RB outputs. We demonstrate these effects numerically with a qubit noise model. Our results show that simple and efficient error suppression methods can simultaneously tame non-Markovian noise and allow for standard and reliable gate quality estimation, a fundamentally important task in the path toward fully functional quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 最適で信頼性の高い量子デバイスを得るための重要なタスクは、その全体的なパフォーマンスを定量化することである。 量子ゲートの平均忠実度(英: average fidelity of quantum gates)は、ランダム化ベンチマーク(rb)によって効率的に推定できるメリットの比である。 しかし、ゲート忠実性の概念自体は、ノイズが予測可能、時間的、あるいはいわゆるマルコフ的方法で振る舞うという決定的な仮定に依存している。 我々は,動的デカップリング (DD) やランダムコンパイル (RC) などのエラー抑制技術がRBを動作的にマルコビアン化することを示す。 i) 高速ddは非マルコフ rb を指数的減衰と長い時間補正に還元する。 二 通常、RCは平均に影響を与えないが、 iii) rb出力のばらつきは常に抑制される。 これらの効果を量子ノイズモデルを用いて数値的に示す。 その結果、単純で効率的な誤り抑制手法は、非マルコフノイズを同時に低減し、標準的かつ信頼性の高いゲート品質推定を可能にすることが示され、これは完全に機能する量子デバイスへの道のりにおいて基本的に重要な課題である。

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