論文の概要: Optimal Qubit Reuse for Near-Term Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.00194v1
- Date: Mon, 31 Jul 2023 23:15:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-02 15:59:33.033895
- Title: Optimal Qubit Reuse for Near-Term Quantum Computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける最適量子ビット再利用
- Authors: Sebastian Brandhofer, Ilia Polian, Kevin Krsulich
- Abstract要約: 短期量子コンピュータにおける中間回路計測と量子ビットリセットのサポートの増加は、量子ビットの再利用を可能にする。
本稿では,立証可能な最適解を提供する量子ビット再利用最適化の形式モデルを提案する。
本研究では, 量子回路の量子ビット数, スワップゲート挿入数, 推定成功確率, ヘルリンガー忠実度の改善について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.18188255328029254
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Near-term quantum computations are limited by high error rates, the scarcity
of qubits and low qubit connectivity. Increasing support for mid-circuit
measurements and qubit reset in near-term quantum computers enables qubit reuse
that may yield quantum computations with fewer qubits and lower errors. In this
work, we introduce a formal model for qubit reuse optimization that delivers
provably optimal solutions with respect to quantum circuit depth, number of
qubits, or number of swap gates for the first time. This is in contrast to
related work where qubit reuse is used heuristically or optimally but without
consideration of the mapping effort. We further investigate reset errors on
near-term quantum computers by performing reset error characterization
experiments. Using the hereby obtained reset error characterization and
calibration data of a near-term quantum computer, we then determine a qubit
assignment that is optimal with respect to a given cost function. We define
this cost function to include gate errors and decoherence as well as the
individual reset error of each qubit. We found the reset fidelity to be
state-dependent and to range, depending on the reset qubit, from 67.5% to 100%
in a near-term quantum computer. We demonstrate the applicability of the
developed method to a number of quantum circuits and show improvements in the
number of qubits and swap gate insertions, estimated success probability, and
Hellinger fidelity of the investigated quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 短期量子計算は、高い誤り率、量子ビットの不足、低量子ビット接続によって制限される。
短期量子コンピュータにおける中間回路計測と量子ビットリセットのサポートの増大により、量子ビットの再利用が可能となり、量子ビット数が少なくエラーも少なくなる。
そこで本研究では,量子回路の深さ,量子ビット数,スワップゲート数に関して,初めて実現可能な最適解を提供する,量子ビット再利用最適化のための形式モデルを提案する。
これは、qubitの再利用がヒューリスティックまたは最適に使用されるが、マッピングの労力を考慮していない関連作業とは対照的である。
さらに,リセットエラー特性評価実験を行い,短期量子コンピュータにおけるリセットエラーについて検討する。
そこで, 短期量子コンピュータのリセット誤差特性と校正データを用いて, 与えられたコスト関数に対して最適なキュービット割り当てを決定する。
このコスト関数は、各キュービットの個々のリセットエラーと同様にゲートエラーとデコヒーレンスを含むものと定義する。
リセットの忠実度は状態依存であり、リセットの量子ビットに依存する範囲は67.5%から100%の範囲である。
本研究では,複数の量子回路への適用可能性を示し,量子回路の量子ビット数,スワップゲート挿入数,推定成功確率,ヘリンガー忠実度の改善を示す。
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