論文の概要: Non-Markovian cost function for quantum error mitigation with Dirac
Gamma matrices representation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.14464v1
- Date: Tue, 23 May 2023 18:38:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-25 23:55:05.038930
- Title: Non-Markovian cost function for quantum error mitigation with Dirac
Gamma matrices representation
- Title（参考訳）: ディラックガンマ行列表現を用いた量子誤差緩和のための非マルコフコスト関数
- Authors: Doyeol Ahn (1,2) ((1) Department of Electrical and Computer
Engineering, University of Seoul, Seoul, Republic of Korea (2) First Quantum,
Inc, Seoul, Republic of Korea)
- Abstract要約: 我々は,NISQデバイスに対して,量子状態進化の非マルコフモデルと対応するQEMコスト関数を導入する。
入力状態の異なる2ビット動作におけるアイデンティティとSWAPゲート操作に対する出力量子状態の変動を評価する。
この結果から,量子システムと環境との結合強度が増大するにつれて,QEMコスト関数も増大することがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this study, we explore the non-Markovian cost function for quantum error
mitigation (QEM) and the representation of two-qubit operators using Dirac
Gamma matrices, central to the structure of relativistic quantum mechanics. The
primary focus of quantum computing research, particularly with noisy
intermediate-scale quantum (NISQ) devices, is on reducing errors and
decoherence for practical application. While much of the existing research
concentrates on Markovian noise sources, the study of non-Markovian sources is
crucial given their inevitable presence in most solid-state quantum computing
devices. We introduce a non-Markovian model of quantum state evolution and a
corresponding QEM cost function for NISQ devices, considering an environment
typified by simple harmonic oscillators as a noise source. The Dirac Gamma
matrices, integral to areas of physics like quantum field theory and
supersymmetry, share a common algebraic structure with two-qubit gate
operators. By representing the latter using Gamma matrices, we are able to more
effectively analyze and manipulate these operators due to the distinct
properties of Gamma matrices. We evaluate the fluctuations of the output
quantum state for identity and SWAP gate operations in two-qubit operations
across various input states. By comparing these results with experimental data
from ion-trap and superconducting quantum computing systems, we estimate the
key parameters of the QEM cost functions. Our results reveal that as the
coupling strength between the quantum system and its environment increases, so
does the QEM cost function. This study underscores the importance of
non-Markovian models for understanding quantum state evolution and the
practical implications of the QEM cost function when assessing experimental
results from NISQ devices.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、量子誤差緩和(qem)のための非マルコフコスト関数と、相対論的量子力学の構造の中心であるディラックガンマ行列を用いた2量子ビット作用素の表現について検討する。
量子コンピューティング研究の主な焦点は、特にノイズの多い中間スケール量子(nisq)デバイスにおいて、実際の応用のためにエラーとデコヒーレンスを減らすことである。
既存の研究の多くはマルコフノイズ源に集中しているが、ほとんどの固体量子コンピューティングデバイスで必然的に存在することを考えると、マルコフノイズ源の研究は重要である。
我々は、単純な高調波発振器に代表される環境をノイズ源として考慮し、NISQデバイスに対する量子状態進化の非マルコフモデルと対応するQEMコスト関数を導入する。
量子場理論や超対称性のような物理学の領域に積分されたディラックガンマ行列は、2量子ビットゲート作用素と共通の代数構造を共有する。
ガンマ行列を用いて後者を表現することにより、ガンマ行列の異なる性質により、これらの演算子をより効果的に解析し、操作することができる。
入力状態の異なる2ビット動作におけるアイデンティティとSWAPゲート操作に対する出力量子状態の変動を評価する。
これらの結果とイオントラップと超伝導量子コンピューティングシステムの実験データを比較することにより、QEMコスト関数の重要なパラメータを推定する。
この結果から,量子システムと環境との結合強度が増大するにつれて,QEMコスト関数も増大することがわかった。
本研究は、量子状態の進化を理解するための非マルコフモデルの重要性と、NISQデバイスによる実験結果を評価する際のQEMコスト関数の実践的意味を明らかにする。
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