論文の概要: Demonstrating Bayesian Quantum Phase Estimation with Quantum Error Detection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.16608v1
• Date: Thu, 29 Jun 2023 00:22:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-30 15:17:23.459720
• Title: Demonstrating Bayesian Quantum Phase Estimation with Quantum Error Detection
• Title（参考訳）: 量子誤差検出によるベイズ量子位相推定の実証
• Authors: Kentaro Yamamoto, Samuel Duffield, Yuta Kikuchi, David Mu\~noz Ramo
• Abstract要約: 我々は,Quantinuumトラップイオンコンピュータ上でQPEアルゴリズムを実証することにより,フォールトトレラント量子コンピューティングへの一歩を踏み出した。 単純な量子化学の例として、2量子ハミルトニアンで表される水素分子を取り、QPEプロトコルを用いて基底状態エネルギーを推定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4050836886292868
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum phase estimation (QPE) serves as a building block of many different quantum algorithms and finds important applications in computational chemistry problems. Despite the rapid development of quantum hardware, experimental demonstration of QPE for chemistry problems remains challenging due to its large circuit depth and the lack of quantum resources to protect the hardware from noise with fully fault-tolerant protocols. In the present work, we take a step towards fault-tolerant quantum computing by demonstrating a QPE algorithm on a Quantinuum trapped-ion computer. We employ a Bayesian approach to QPE and introduce a routine for optimal parameter selection, which we combine with a $[[ n+2,n,2 ]]$ quantum error detection code carefully tailored to the hardware capabilities. As a simple quantum chemistry example, we take a hydrogen molecule represented by a two-qubit Hamiltonian and estimate its ground state energy using our QPE protocol. In the experiment, we use the quantum circuits containing as many as 920 physical two-qubit gates to estimate the ground state energy within $6\times 10^{-3}$ hartree of the exact value.
• Abstract（参考訳）: 量子位相推定(QPE)は多くの異なる量子アルゴリズムの構成要素として機能し、計算化学問題において重要な応用を見出す。 量子ハードウェアの急速な開発にもかかわらず、大きな回路深さと完全なフォールトトレラントプロトコルでハードウェアをノイズから守るための量子リソースの欠如により、化学問題に対するQPEの実験的な実証は依然として困難である。 本研究では,量子コンピュータ上でqpeアルゴリズムを実演することにより,フォールトトレラント量子コンピューティングへの一歩を踏み出した。 qpeに対するベイズ的アプローチを採用し、最適なパラメータ選択のためのルーチンを導入し、ハードウェア機能に合わせて慎重に調整された$[[[n+2,n,2]$量子エラー検出コードを組み合わせる。 単純な量子化学の例として、2量子ハミルトニアンで表される水素分子を取り、QPEプロトコルを用いて基底状態エネルギーを推定する。 実験では、物理2量子ビットゲートを最大920個含む量子回路を用いて、正確な値の6\times 10^{-3}$ hartree内の基底状態エネルギーを推定する。

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