論文の概要: Compressed gate characterization for quantum devices with
time-correlated noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.14432v2
- Date: Fri, 22 Dec 2023 18:04:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-25 18:34:18.880726
- Title: Compressed gate characterization for quantum devices with
time-correlated noise
- Title(参考訳): 時間相関ノイズを有する量子デバイスの圧縮ゲート特性評価
- Authors: M. J. Gullans, M. Caranti, A. R. Mills, and J. R. Petta
- Abstract要約: 本稿では,時間関連ノイズの存在下での量子プロセストモグラフィ(QPT)の一般的な枠組みについて述べる。
本手法の適用例として,シリコンスピン量子ビットの比較理論的および実験的解析を行った。
理論的に予測されたプロセスの忠実度と2つのqubitインターリーブされたランダム化されたベンチマークの忠実度との間には、最近のシリコンスピン量子ビットに関する実験で測定された99.8%の一致が得られた。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As quantum devices make steady progress towards intermediate scale and
fault-tolerant quantum computing, it is essential to develop rigorous and
efficient measurement protocols that account for known sources of noise. Most
existing quantum characterization protocols such as gate set tomography and
randomized benchmarking assume the noise acting on the qubits is Markovian.
However, this assumption is often not valid, as for the case of 1/f charge
noise or hyperfine nuclear spin noise. Here, we present a general framework for
quantum process tomography (QPT) in the presence of time-correlated noise. We
further introduce fidelity benchmarks that quantify the relative strength of
different sources of Markovian and non-Markovian noise. As an application of
our method, we perform a comparative theoretical and experimental analysis of
silicon spin qubits. We first develop a detailed noise model that accounts for
the dominant sources of noise and validate the model against experimental data.
Applying our framework for time-correlated QPT, we find that the number of
independent parameters needed to characterize one and two-qubit gates can be
compressed by 10x and 100x, respectively, when compared to the fully generic
case. These compressions reduce the amount of tomographic measurements needed
in experiment, while also significantly speeding up numerical simulations of
noisy quantum circuit dynamics compared to time-dependent Hamiltonian
simulation. Using this compressed noise model, we find good agreement between
our theoretically predicted process fidelities and two qubit interleaved
randomized benchmarking fidelities of 99.8% measured in recent experiments on
silicon spin qubits. More broadly, our formalism can be directly extended to
develop efficient and scalable tuning protocols for high-fidelity control of
large-arrays of quantum devices with non-Markovian noise.
- Abstract(参考訳): 量子デバイスは、中間スケールとフォールトトレラントな量子コンピューティングに向けて着実に進歩するので、既知のノイズ源を説明する厳密で効率的な測定プロトコルを開発することが不可欠である。
ゲートセットトモグラフィやランダム化ベンチマークのような既存の量子特徴づけプロトコルの多くは、量子ビットに作用するノイズがマルコビアンであると仮定する。
しかし、1/fの電荷ノイズや超微細核スピンノイズの場合のように、この仮定はしばしば有効ではない。
本稿では,時間関連ノイズの存在下での量子プロセストモグラフィ(QPT)の一般的な枠組みについて述べる。
さらに,マルコフ音源と非マルコフノイズの相対強度を定量化する忠実度ベンチマークも導入する。
本手法の適用例として,シリコンスピン量子ビットの比較理論的および実験的解析を行った。
まず, 支配的雑音源を考慮した詳細なノイズモデルを開発し, 実験データに対する評価を行った。
時間関連QPTの枠組みを適用すると、完全汎用の場合と比較して、1と2のキュービットゲートを特徴付けるのに必要な独立パラメータの数を10倍、100倍圧縮できることがわかった。
これらの圧縮は実験に必要なトモグラフィ測定量を減少させると同時に、時間依存のハミルトニアンシミュレーションと比較してノイズ量子回路ダイナミクスの数値シミュレーションを著しく高速化する。
この圧縮雑音モデルを用いて, シリコンスピン量子ビットに関する最近の実験において, 理論的に予測されたプロセスフィデリティと2つの量子ビット間ランダム化ベンチマークフィデリティの99.8%との一致が確認された。
より広範に、我々のフォーマリズムは直接拡張することができ、非マルコフノイズを持つ大規模量子デバイスの高忠実性制御のための効率的でスケーラブルなチューニングプロトコルを開発することができる。
関連論文リスト
- Dynamical quantum maps for single-qubit gates under non-Markovian phase
noise [0.0]
量子デバイスにおけるノイズはユビキタスであり、精度が必要な設定では一般的に有害である。
ここでは、単一実験入力のみを必要とする単一キュービットゲートに対して、コンパクトな顕微鏡誤差モデルを導出する。
ランダム化ベンチマークを用いて測定し,量子プロセストモグラフィーを用いて再構成した平均ゲート誤差の実験的推定は,解析的推定値によって厳しく下界していることがわかった。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-02-22T13:24:03Z) - Power Characterization of Noisy Quantum Kernels [52.47151453259434]
一般化誤差が小さい場合でも,量子カーネル法は予測能力に乏しい。
我々は、量子計算にノイズの多い量子カーネル法を用いるために重要な警告を提供する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-01-31T01:02:16Z) - Quantum error mitigation for Fourier moment computation [49.1574468325115]
本稿では、超伝導量子ハードウェアにおける核効果場理論の文脈におけるフーリエモーメントの計算に焦点を当てる。
この研究は、制御反転ゲートを用いたアダマール試験にエコー検証と雑音再正規化を統合した。
ノイズモデルを用いて解析した結果,2桁のノイズ強度が顕著に低下することが判明した。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-01-23T19:10:24Z) - Accurate and Honest Approximation of Correlated Qubit Noise [39.58317527488534]
提案手法は, 量子ビット相関度の高い雑音成分を組み込むことにより, 精度を向上することのできる, 近似雑音チャネルの効率的な構成法である。
固定周波数超伝導量子ビットに典型的な現実的な雑音強度では、2量子ビット相関を超える相関ノイズがコードシミュレーションの精度に大きく影響することを発見した。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-11-15T19:00:34Z) - Algorithmic Shadow Spectroscopy [0.0]
我々は、非常に少ない回路繰り返し(ショット)と余剰資源(アンシラ量子ビット)を用い、エネルギーギャップを推定するためのシミュレータ非依存の量子アルゴリズムとして影分光法を提案する。
時間周期信号の古典的な影を処理した後でN_opropto 108$で表すことができ、その周波数はハイス制限精度とハミルトンエネルギー差に対応する。
我々は、容易に利用可能なIBM量子コンピュータ上でスピンチェーンの高品位で実験的なシャドウスペクトルを測定し、高度な誤差緩和を使わずにノイズフリーシミュレーションと同様の精度を達成した。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-12-21T14:23:48Z) - Importance sampling for stochastic quantum simulations [68.8204255655161]
我々は、係数に応じてハミルトン式からサンプリングしてランダムな積公式を構築するqDriftプロトコルを導入する。
サンプリング段階における個別のシミュレーションコストを考慮し、同じ精度でシミュレーションコストを削減可能であることを示す。
格子核効果場理論を用いて数値シミュレーションを行った結果, 実験結果が得られた。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-12-12T15:06:32Z) - Pulse-level noisy quantum circuits with QuTiP [53.356579534933765]
我々はQuTiPの量子情報処理パッケージであるqutip-qipに新しいツールを導入する。
これらのツールはパルスレベルで量子回路をシミュレートし、QuTiPの量子力学解法と制御最適化機能を活用する。
シミュレーションプロセッサ上で量子回路がどのようにコンパイルされ、制御パルスがターゲットハミルトニアンに作用するかを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-05-20T17:06:52Z) - Experimental characterisation of a non-Markovian quantum process [0.0]
非マルコビアン性の推定には機械学習モデルを用いる。
我々は90%の精度で非マルコビアン測度を予測できる。
我々の実験は、大規模量子コンピュータに現れる非マルコフノイズの効率的な検出方法である。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-02-02T06:00:04Z) - Efficient and robust certification of genuine multipartite entanglement
in noisy quantum error correction circuits [58.720142291102135]
実効多部絡み(GME)認証のための条件付き目撃手法を導入する。
線形な二分割数における絡み合いの検出は, 多数の測定値によって線形にスケールし, GMEの認証に十分であることを示す。
本手法は, 距離3の位相的カラーコードとフラグベースの耐故障バージョンにおける安定化作用素の雑音可読化に適用する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-10-06T18:00:07Z) - Quantum noise protects quantum classifiers against adversaries [120.08771960032033]
量子情報処理におけるノイズは、特に短期的な量子技術において、破壊的で避け難い特徴と見なされることが多い。
量子回路の非偏極雑音を利用して分類を行うことにより、敵に縛られるロバスト性を導出できることを示す。
これは、最も一般的な敵に対して使用できる最初の量子プロトコルである。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-03-20T17:56:14Z) - Mitigating realistic noise in practical noisy intermediate-scale quantum
devices [0.5872014229110214]
量子エラー緩和(QEM)は、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスに不可欠である。
従来のQEM方式の多くは、各ゲートの前後にノイズが現れる離散ゲートベース回路を前提としている。
新たなQEM法により効果的に抑制できることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-01-14T16:51:35Z)
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。