論文の概要: Fidelity estimator, randomized benchmarking and ZNE for quantum pulses

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.12597v1
• Date: Sun, 21 May 2023 23:12:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-23 19:14:26.622813
• Title: Fidelity estimator, randomized benchmarking and ZNE for quantum pulses
• Title（参考訳）: 量子パルスのための忠実度推定器、ランダム化ベンチマークおよびZNE
• Authors: Jinglei Cheng, Zhiding Liang, Rui Yang, Hang Ren, Yiyu Shi, Tongyang Li, Xuehai Qian
• Abstract要約: これまでの研究は、個々の要素の性能や最終的な忠実さを考慮せずにパルスプログラムを設計することに集中していた。 逆パルスを用いて量子パルスの性能を評価し,パルスプログラムの設計指導を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.13502651749199
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Most previous research focused on designing pulse programs without considering the performance of individual elements or the final fidelity. To evaluate the performance of quantum pulses, it is required to know the noiseless results of the pulses. However, quantum pulses can implement unitary matrices that are not analytically known to the user, and pulse simulator usually comes with significant computational overhead. Consequently, determining fidelity of a pulse program is challenging without the knowledge of the ideal results. In this paper, we propose to use reversed pulses to evaluate the performance of quantum pulses, which can provide guidance to design pulse programs. By employing reversed pulses, we can ensure that, in the noiseless situation, the final quantum states are the same as the initial states. This method enables us to evaluate the fidelity of pulse programs by measuring the difference between the final states and the initial states. Such fidelity estimator can tell whether the results are meaningful for quantum pulses on real quantum machines. There are various quantum error correction (QEC) methods available for gate circuits; however, few studies have demonstrated QEC on pulse-level programs. In this paper, we use reversed pulses to implement zero noise extrapolation (ZNE) on pulse programs and demonstrate results for variational quantum eigensolver (VQE) tasks. The deviation from the idea energy value is reduced by an average of 54.1\% with our techniques.
• Abstract（参考訳）: これまでの研究は、個々の要素の性能や最終的な忠実さを考慮せずにパルスプログラムを設計することに集中していた。 量子パルスの性能を評価するためには、パルスのノイズレス結果を知る必要がある。 しかし、量子パルスは分析的に知られていないユニタリ行列を実装することができ、パルスシミュレータは計算上のオーバーヘッドが大きい。 したがって、パルスプログラムの忠実度を決定することは理想的な結果の知識なしでは困難である。 本稿では,パルス設計のためのガイダンスを提供する量子パルスの性能評価のための逆パルスの利用を提案する。 逆パルスを用いることで、ノイズのない状況では、最終的な量子状態が初期状態と同じであることを保証することができる。 本手法により,最終状態と初期状態の差を測定することにより,パルスプログラムの忠実度を評価することができる。 このような忠実度推定器は、実際の量子マシンの量子パルスに対して結果が有意かどうかを判断することができる。 ゲート回路には様々な量子誤り補正法(QEC)があるが、パルスレベルのプログラムでQECを実証する研究はほとんどない。 本稿では、逆パルスを用いて、パルスプログラムにゼロノイズ外挿(ZNE)を実装し、変動量子固有解法(VQE)タスクの結果を示す。 アイデアエネルギー値からの偏差は、我々の技術により平均54.1\%低減される。

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