論文の概要: Faster-than-Clifford Simulations of Entanglement Purification Circuits
and Their Full-stack Optimization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06354v1
- Date: Wed, 12 Jul 2023 18:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-14 16:58:28.821907
- Title: Faster-than-Clifford Simulations of Entanglement Purification Circuits
and Their Full-stack Optimization
- Title（参考訳）: 絡み合い浄化回路の高速クリフォードシミュレーションとそのフルスタック最適化
- Authors: Vaishnavi L. Addala, Shu Ge, Stefan Krastanov
- Abstract要約: 我々は,$mathcalO(1)$のゲートシミュレーション複雑性を持つ蒸留回路のシミュレーションアルゴリズムを開発した。
これにより、単純な離散最適化アルゴリズムを用いて、純化回路を$n$の生ベル対から$k$の純化ペアに設計することができる。
結果として生じる浄化回路は、有限サイズのノイズのあるハードウェアにとって最もよく知られた浄化回路である。
- 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 Entanglement is a fundamentally important resource in Quantum
Information Science; however, generating it in practice is plagued by noise and
decoherence, limiting its utility. Entanglement distillation and forward error
correction are the tools we employ to combat this noise, but designing the best
distillation and error correction circuits that function well, especially on
today's imperfect hardware, is still challenging. Here, we develop a simulation
algorithm for distillation circuits with gate-simulation complexity of
$\mathcal{O}(1)$ steps, providing for drastically faster modeling compared to
$\mathcal{O}(n)$ Clifford simulators or $\mathcal{O}(2^n)$ wavefunction
simulators over $n$ qubits.
This new simulator made it possible to not only model but also optimize
practically interesting purification circuits. It enabled us to use a simple
discrete optimization algorithm to design purification circuits from $n$ raw
Bell pairs to $k$ purified pairs and study the use of these circuits in the
teleportation of logical qubits in second-generation quantum repeaters. The
resulting purification circuits are the best-known purification circuits for
finite-size noisy hardware and can be fine-tuned for specific hardware error
models. Furthermore, we design purification circuits that shape the
correlations of errors in the purified pairs such that the performance of the
error-correcting code used in teleportation or other higher-level protocols is
greatly improved. Our approach of optimizing multiple layers of the networking
stack, both the low-level entanglement purification, and the forward error
correction on top of it, are shown to be indispensable for the design of
high-performance second-generation quantum repeaters.
- Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメントは量子情報科学において基本的に重要な資源であるが、実際にはノイズやデコヒーレンスに悩まされ、実用性は制限されている。
エンタングルメント蒸留と前方誤差補正は、我々がこのノイズに対処するために使用するツールですが、今日の不完全なハードウェアで特にうまく機能する最高の蒸留とエラー補正回路の設計は依然として難しいです。
本稿では,ゲートシミュレーションの複雑度が$\mathcal{o}(1)$ステップである蒸留回路のシミュレーションアルゴリズムを開発し,$\mathcal{o}(n)$ cliffordシミュレータや$\mathcal{o}(2^n)$ qubits以上の波動関数シミュレータと比較して,極めて高速なモデリングを実現する。
この新しいシミュレータは、モデルだけでなく、実際に興味深い浄化回路の最適化を可能にした。
これにより、単純な離散最適化アルゴリズムを使用して、$n$ raw bellペアから$k$ purifiedペアまでの回路の設計を行い、第2世代の量子リピータにおける論理量子ビットのテレポーテーションにおけるこれらの回路の使用を研究しました。
その結果得られる浄化回路は、有限サイズのノイズハードウェアの最もよく知られた浄化回路であり、特定のハードウェアエラーモデルのために微調整することができる。
さらに、テレポーテーションや他の高レベルプロトコルで使用される誤り訂正符号の性能が大幅に向上するように、精製ペア内のエラーの相関を形作る浄化回路を設計する。
ネットワークスタックの複数の層を最適化する手法は,低レベルのエンタングルメントの浄化と,その上への前方誤差の補正の両方が,高性能な第2世代量子リピータの設計に不可欠であることが示された。
関連論文リスト
- Finding Transformer Circuits with Edge Pruning [71.12127707678961]
自動回路発見の効率的かつスケーラブルなソリューションとしてエッジプルーニングを提案する。
本手法は,従来の手法に比べてエッジ数の半分未満のGPT-2の回路を探索する。
その効率のおかげで、Edge PruningをCodeLlama-13Bにスケールしました。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-24T16:40:54Z) - Fault-tolerant compiling of classically hard IQP circuits on hypercubes [34.225996865725605]
我々は,量子サンプリング回路を実現するためのハードウェア効率,フォールトトレラントアプローチを開発した。
本研究では,D$D$IQP回路の硬さ解析とランダムサンプリングの検証のための第2モーメント特性の理論を開発した。
この結果から,特定のエラー訂正コードと現実的なハードウェアを備えた共構成可能なアルゴリズムにおいて,フォールトトレラントコンパイルが強力なツールとして注目されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-29T18:00:03Z) - The T-Complexity Costs of Error Correction for Control Flow in Quantum Computation [10.655710695515044]
多くの量子アルゴリズムは、物理量子ビットの不確実性を克服するために量子エラー補正を使用する必要がある。
エラー訂正は、T-複雑性(T-complexity)と呼ばれるパフォーマンスボトルネックを課し、アルゴリズムの実装を理想化されたハードウェアよりも遅く実行することができる。
本稿では,プログラムのT-複雑度を分析し,遅延の原因を特定するために,開発者が利用できるコストモデルを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-21T18:32:05Z) - Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum
Circuits [84.60542868688235]
量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。
パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。
繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-13T16:21:32Z) - Erasure qubits: Overcoming the $T_1$ limit in superconducting circuits [105.54048699217668]
振幅減衰時間である$T_phi$は、超伝導回路の量子忠実度を制限する主要な要因として長い間存在してきた。
本稿では、振幅減衰誤差を検出して消去誤差に変換する方法で、量子ビットを設計し、従来のT_phi$制限を克服する手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-10T17:39:21Z) - A single $T$-gate makes distribution learning hard [56.045224655472865]
この研究は、局所量子回路の出力分布の学習可能性に関する広範な評価を提供する。
ハイブリッド量子古典アルゴリズムを含む多種多様な学習アルゴリズムにおいて、深度$d=omega(log(n))$ Clifford回路に関連する生成的モデリング問題さえも困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-07T08:04:15Z) - Optimizing Tensor Network Contraction Using Reinforcement Learning [86.05566365115729]
本稿では,グラフニューラルネットワーク(GNN)と組み合わせた強化学習(RL)手法を提案する。
この問題は、巨大な検索スペース、重い尾の報酬分布、そして困難なクレジット割り当てのために非常に難しい。
GNNを基本方針として利用するRLエージェントが,これらの課題にどのように対処できるかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-18T21:45:13Z) - Robust resource-efficient quantum variational ansatz through
evolutionary algorithm [0.46180371154032895]
Vari Quantum Algorithm (VQAsational) は、短期デバイスにおける量子優位性を実証するための有望な手法である。
我々は、広く使われているハードウェア効率の良いアンサッツのような固定VQA回路設計は、必ずしも不完全性に対して堅牢ではないことを示す。
本稿では,ゲノム長調整可能な進化アルゴリズムを提案し,回路アンサッツおよびゲートパラメータの変動に最適化されたロバストなVQA回路を設計する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-28T12:14:11Z) - Truncated phase-based quantum arithmetic: error propagation and resource reduction [0.0]
我々はドレイパー量子フーリエ加算器を改良し、小角回転を高粗いレベルに除去する。
継承された忠実さの損失は、サブルーチン内の搬送ビットと借入ビットの比率によって直接与えられることを示す。
意外なことに、707ドルの量子フーリエ変換はそれぞれ$pi/64$に切り詰められ、加法回転はわずかに微妙にしか残っていない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-01T05:19:03Z) - Optimal qubit assignment and routing via integer programming [0.22940141855172028]
論理量子回路を2ビット接続に制限のあるハードウェアにマッピングする問題を考察する。
我々はこの問題を2変数のネットワークフロー定式化を用いて整数線形プログラムとしてモデル化する。
本稿では,回路の忠実度,全深度,クロストークの尺度などのコスト関数について考察する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-11T15:02:26Z) - Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer [117.44028458220427]
量子コンピュータ上で励起状態を作成するための2つの異なる方法を研究する。
シミュレーションおよび実量子デバイス上でこれらの手法をベンチマークする。
これらの結果から,フォールトトレラントデバイスに優れたスケーリングを実現するために設計された量子技術が,接続性やゲート忠実性に制限されたデバイスに実用的なメリットをもたらす可能性が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-28T17:21:25Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。