論文の概要: Probabilistic Interpolation of Quantum Rotation Angles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.19881v2
- Date: Tue, 14 Nov 2023 11:15:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-15 18:49:13.182434
- Title: Probabilistic Interpolation of Quantum Rotation Angles
- Title（参考訳）: 量子回転角の確率的補間
- Authors: B\'alint Koczor, John Morton, Simon Benjamin
- Abstract要約: 量子コンピューティングはゲート演算の普遍的な集合を必要とし、ゲートを回転として、任意の回転角が可能である必要がある。
確率的角度補間(PAI)
これにより、3つの離散化ゲート設定のうちの1つをランダムに選択し、個々の回路出力を後処理することで、任意の所望のパラメトリド回転を効果的に実装する。
- 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: Quantum computing requires a universal set of gate operations; regarding
gates as rotations, any rotation angle must be possible. However a real device
may only be capable of $B$ bits of resolution, i.e. it might support only $2^B$
possible variants of a given physical gate. Naive discretization of an
algorithm's gates to the nearest available options causes coherent errors,
while decomposing an impermissible gate into several allowed operations
increases circuit depth. Conversely, demanding higher $B$ can greatly
complexify hardware. Here we explore an alternative: Probabilistic Angle
Interpolation (PAI). This effectively implements any desired, continuously
parametrised rotation by randomly choosing one of three discretised gate
settings and postprocessing individual circuit outputs. The approach is
particularly relevant for near-term applications where one would in any case
average over many runs of circuit executions to estimate expected values. While
PAI increases that sampling cost, we prove that a) the approach is optimal in
the sense that PAI achieves the least possible overhead and c) the overhead is
remarkably modest even with thousands of parametrised gates and only $7$ bits
of resolution available. This is a profound relaxation of engineering
requirements for first generation quantum computers where even $5-6$ bits of
resolution may suffice and, as we demonstrate, the approach is many orders of
magnitude more efficient than prior techniques. Moreover we conclude that, even
for more mature late-NISQ hardware, no more than $9$ bits will be necessary.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングはゲート演算の普遍的な集合を必要とし、ゲートを回転として、任意の回転角が可能である必要がある。
しかし、実際のデバイスは解像度がb$bit、つまり特定の物理ゲートの2^b$のバリエーションしかサポートできないかもしれない。
アルゴリズムのゲートを最寄りのオプションに識別することはコヒーレントなエラーを引き起こすが、許容できないゲートをいくつかの操作に分解すると回路深さが増加する。
逆に、高いB$を要求すると、ハードウェアが複雑になる。
ここでは、確率的角度補間 (probabilistic angle interpolation:pai) という別の方法を検討する。
これにより、3つの離散ゲート設定のうちの1つをランダムに選択し、個々の回路出力を後処理することで、任意の所望のパラメトリス回転を効果的に実装する。
このアプローチは、期待値の推定のために多くの回路実行の実行を平均して行うような、短期的なアプリケーションにおいて特に重要となる。
PAIはサンプリングコストを増大させるが、a) PAIが最小限のオーバーヘッドを達成するという意味では最適であること、c) オーバーヘッドは数千のパラメトリドゲートとわずか7$の解像度を持つにもかかわらず驚くほど穏やかである。
これは、第1世代の量子コンピュータが5～6ドルの解像度でも十分である場合、エンジニアリング要件の大幅な緩和であり、我々が示すように、このアプローチは、以前の技術よりも数桁効率が良い。
さらに、より成熟したNISQハードウェアであっても、9ドル以上のビットは必要ないと結論付けています。
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