論文の概要: Verifiable measurement-based quantum random sampling with trapped ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.14424v2
- Date: Fri, 28 Jun 2024 13:32:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-01 22:14:08.094196
- 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: 量子コンピュータは、今、彼らの古典的なコンピュータよりも優れています。
この利点を示す方法の1つは、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。
ここでは、量子計算の計測に基づくモデルにおいて、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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7978498178655667
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- 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 and sample from random cluster states, which are at the heart of measurement-based computing, up to a size of 4 x 4 qubits. 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、彼らの古典的なコンピュータよりも優れています。
量子計算の利点を実証する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、量子デバイスが古典的に難解なサンプリングタスクを実際に実行したことを検証するための既存のツールは、量子アドバンストレジームに対して非現実的であるか、スケーラブルでは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に基づくモデルにおいて、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。
測定ベースの計算の中心であるランダムクラスタ状態から,最大4x4量子ビットまでの大きさのサンプルを作成し,サンプル化する。
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。
次に、単一のインスタンスと平均で、準備された状態を検証するための忠実度を効率的に見積もり、その結果をクロスエントロピーベンチマークと比較します。
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。
我々の結果と技術は、量子優位性の実証的な実証に向けて実現可能な道筋を提供する。
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