論文の概要: Improved Digital Quantum Simulation by Non-Unitary Channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.13028v1
- Date: Mon, 24 Jul 2023 18:00:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-26 19:22:37.187561
- Title: Improved Digital Quantum Simulation by Non-Unitary Channels
- Title（参考訳）: 非ユニタリチャネルによるディジタル量子シミュレーションの改善
- Authors: W. Gong, Yaroslav Kharkov, Minh C. Tran, Przemyslaw Bienias, Alexey V.
Gorshkov
- Abstract要約: 非単体シミュレーションチャネルの性能について検討し、単体回路の重み付け平均から構築したチャネルの誤差構造について考察する。
シミュレーション回路を数回上回る平均化は、単一ステップのショートタイムと複数ステップの長時間のシミュレーションにおいて、トロッタライズ誤差を大幅に低減できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5999777817331317
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Simulating quantum systems is one of the most promising avenues to harness
the computational power of quantum computers. However, hardware errors in noisy
near-term devices remain a major obstacle for applications. Ideas based on the
randomization of Suzuki-Trotter product formulas have been shown to be a
powerful approach to reducing the errors of quantum simulation and lowering the
gate count. In this paper, we study the performance of non-unitary simulation
channels and consider the error structure of channels constructed from a
weighted average of unitary circuits. We show that averaging over just a few
simulation circuits can significantly reduce the Trotterization error for both
single-step short-time and multi-step long-time simulations. We focus our
analysis on two approaches for constructing circuit ensembles for averaging:
(i) permuting the order of the terms in the Hamiltonian and (ii) applying a set
of global symmetry transformations. We compare our analytical error bounds to
empirical performance and show that empirical error reduction surpasses our
analytical estimates in most cases. Finally, we test our method on an IonQ
trapped-ion quantum computer accessed via the Amazon Braket cloud platform, and
benchmark the performance of the averaging approach.
- Abstract（参考訳）: 量子システムのシミュレーションは、量子コンピュータの計算能力を活用する最も有望な方法の1つである。
しかし、ノイズの多い短期デバイスにおけるハードウェアエラーは、アプリケーションにとって大きな障害である。
スズキ・トロッター積の公式のランダム化に基づくアイデアは、量子シミュレーションの誤差を減らし、ゲート数を減らすための強力なアプローチであることが示されている。
本稿では,非単元シミュレーションチャネルの性能について検討し,一元回路の重み付け平均から構築したチャネルの誤差構造について考察する。
シミュレーション回路を数回上回る平均化は、単一ステップのショートタイムと複数ステップの長時間のシミュレーションにおいて、トロッタライズ誤差を大幅に低減できることを示す。
我々は、平均化のための回路アンサンブルを構築するための2つのアプローチに焦点をあてる。
i) ハミルトニアンおよびハミルトニアンにおける項の順序を置換すること
(II)大域対称性変換の集合を適用する。
分析誤差境界を経験的性能と比較し,ほとんどの場合,経験的誤差低減が解析的推定を上回っていることを示す。
最後に、本手法をamazon braketクラウドプラットフォーム経由でアクセスするionqトラップイオン量子コンピュータ上でテストし、平均化手法の性能をベンチマークする。
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