論文の概要: Verifiable measurement-based quantum random sampling with trapped ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.14424v1
- Date: Wed, 26 Jul 2023 18:00:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-28 16:56:20.925000
- Title: Verifiable measurement-based quantum random sampling with trapped ions
- Title（参考訳）: 捕捉イオンを用いた測定に基づく量子ランダムサンプリングの検証
- Authors: Martin Ringbauer, Marcel Hinsche, Thomas Feldker, Paul K. Faehrmann,
Juani Bermejo-Vega, Claire Edmunds, Lukas Postler, Roman Stricker, Christian
D. Marciniak, Michael Meth, Ivan Pogorelov, Rainer Blatt, Philipp Schindler,
Jens Eisert, Thomas Monz, Dominik Hangleiter
- Abstract要約: 捕捉イオン量子プロセッサ上での量子計算の測定モデルにおいて、効率よく検証可能な量子ランダムサンプリングを実験的に示す。
これらの状態の構造を利用することで、計算中にクビットをリサイクルし、クビットレジスタよりも大きい絡み合ったクラスタ状態からサンプリングすることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5229187990450865
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computers are now on the brink of outperforming their classical
counterparts. One way to demonstrate the advantage of quantum computation is
through quantum random sampling performed on quantum computing devices.
However, existing tools for verifying that a quantum device indeed performed
the classically intractable sampling task are either impractical or not
scalable to the quantum advantage regime. The verification problem thus remains
an outstanding challenge. Here, we experimentally demonstrate efficiently
verifiable quantum random sampling in the measurement-based model of quantum
computation on a trapped-ion quantum processor. We create random cluster
states, which are at the heart of measurement-based computing, up to a size of
4 x 4 qubits. Moreover, by exploiting the structure of these states, we are
able to recycle qubits during the computation to sample from entangled cluster
states that are larger than the qubit register. We then efficiently estimate
the fidelity to verify the prepared states--in single instances and on
average--and compare our results to cross-entropy benchmarking. Finally, we
study the effect of experimental noise on the certificates. Our results and
techniques provide a feasible path toward a verified demonstration of a quantum
advantage.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは今や、彼らの古典的コンピュータを上回っている。
量子計算の利点を示す1つの方法は、量子コンピューティングデバイス上で実行される量子ランダムサンプリングである。
しかしながら、量子デバイスが実際に古典的な難解なサンプリングタスクを実行したことを検証するための既存のツールは、実用的でないか、量子アドバンテージにスケーラブルでないかのどちらかである。
検証問題は依然として顕著な課題である。
ここでは、捕捉イオン量子プロセッサ上での量子計算の測定モデルにおいて、効率よく検証可能な量子ランダムサンプリングを実験的に示す。
私たちは、測定ベースのコンピューティングの中心にあるランダムなクラスタ状態を作成し、最大4 x 4 qubitまでのサイズにします。
さらに、これらの状態の構造を利用することで、量子ビットレジスタよりも大きい絡み合ったクラスタ状態からサンプルに計算中に量子ビットを再利用することができる。
結果とクロスエントロピーベンチマークを比較して,結果の妥当性を効果的に推定して,生成した状態(単一インスタンスと平均)を検証した。
最後に,実験騒音が証明書に与える影響について検討する。
我々の結果と手法は、量子優位の検証された実証に向けて実現可能な経路を提供する。
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