論文の概要: Error mitigation, optimization, and extrapolation on a trapped ion
testbed
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.07027v1
- Date: Thu, 13 Jul 2023 19:02:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-17 15:39:26.758029
- Title: Error mitigation, optimization, and extrapolation on a trapped ion
testbed
- Title（参考訳）: 捕捉イオン試験場における誤差緩和・最適化・補間
- Authors: Oliver G. Maupin, Ashlyn D. Burch, Christopher G. Yale, Brandon Ruzic,
Antonio Russo, Daniel S. Lobser, Melissa C. Revelle, Matthew N. Chow, Susan
M. Clark, Andrew J. Landahl, Peter J. Love
- Abstract要約: 現在のノイズの多い量子トラップイオンデバイスは、2量子ゲートに対して1ゲートあたり1%の誤差を受ける。
リチャードソン外挿法(Richardson extrapolation)と呼ばれる誤差軽減の形式は、クォービットオーバーヘッドを発生させずにこれらのエラーを減らすことができる。
我々は,この手法を量子科学計算オープンユーザテストベッド上で実証し,最適化する。
- 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: Current noisy intermediate-scale quantum (NISQ) trapped-ion devices are
subject to errors around 1% per gate for two-qubit gates. These errors
significantly impact the accuracy of calculations if left unchecked. A form of
error mitigation called Richardson extrapolation can reduce these errors
without incurring a qubit overhead. We demonstrate and optimize this method on
the Quantum Scientific Computing Open User Testbed (QSCOUT) trapped-ion device
to solve an electronic structure problem. We explore different methods for
integrating this error mitigation technique into the Variational Quantum
Eigensolver (VQE) optimization algorithm for calculating the ground state of
the HeH+ molecule at 0.8 Angstrom. We test two methods of scaling noise for
extrapolation: time-stretching the two-qubit gates and inserting two-qubit gate
identity operations into the ansatz circuit. We find the former fails to scale
the noise on our particular hardware. Scaling our noise with global gate
identity insertions and extrapolating only after a variational optimization
routine, we achieve an absolute relative error of 0.363% +- 1.06 compared to
the true ground state energy of HeH+. This corresponds to an absolute error of
0.01 +- 0.02 Hartree; outside chemical accuracy, but greatly improved over our
non error mitigated estimate. We ultimately find that the efficacy of this
error mitigation technique depends on choosing the right implementation for a
given device architecture and sampling budget.
- Abstract（参考訳）: 現在のノイズの多い中間スケール量子(NISQ)トラップイオンデバイスは、2量子ゲートに対して1ゲートあたり1%の誤差を受ける。
これらの誤りは、未確認の場合の計算精度に大きな影響を及ぼす。
リチャードソン外挿法(Richardson extrapolation)と呼ばれる誤差軽減の形式は、クォービットオーバーヘッドを発生させずにこれらのエラーを減らすことができる。
本稿では,電子構造問題を解くために,量子科学計算オープンユーザテストベッド(QSCOUT)でこの手法を実証し,最適化する。
0.8アングストロームにおけるHeH+分子の基底状態を計算するための変分量子固有解法(VQE)最適化アルゴリズムに、この誤差軽減手法を統合するための様々な方法を検討する。
本研究では、2ビットゲートの時間拡張と2ビットゲートの同一性操作をアンザッツ回路に挿入する2つの外挿法について検討する。
前者は特定のハードウェアのノイズをスケールするのに失敗している。
大域ゲートID挿入によるノイズのスケーリングと変分最適化ルーチンの後にのみ外挿を行い、HeH+の真の基底状態エネルギーと比較して0.363%+-1.06の絶対相対誤差を達成する。
これは絶対誤差 0.01 +- 0.02 hartree に相当するが、化学的な精度は低いが、誤差の軽減された推定よりも大幅に改善されている。
最終的に、このエラー緩和手法の有効性は、所定のデバイスアーキテクチャの適切な実装の選択とサンプリング予算に依存することが分かりました。
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