論文の概要: Dynamical subset sampling of quantum error correcting protocols
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.12774v1
- Date: Fri, 22 Sep 2023 10:32:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-25 15:01:01.964158
- Title: Dynamical subset sampling of quantum error correcting protocols
- Title（参考訳）: 量子誤り訂正プロトコルの動的サブセットサンプリング
- Authors: Sascha Heu{\ss}en, Don Winter, Manuel Rispler, Markus M\"uller
- Abstract要約: 本稿では, 耐故障性QECの例を例に, 動的サブセットサンプリングの機能を示す。
そこで本研究では,不整合パウリ雑音の強度$p = 10-3$の典型的な安定化器シミュレーションにおいて,論理的故障率に対して必要なサンプリング精度が得られることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum error correcting (QEC) stabilizer codes enable protection of quantum
information against errors during storage and processing. Simulation of noisy
QEC codes is used to identify the noise parameters necessary for advantageous
operation of logical qubits in realistic quantum computing architectures.
Typical quantum error correction techniques contain intermediate measurements
and classical feedback that determine the actual noisy circuit sequence in an
instance of performing the protocol. Dynamical subset sampling enables
efficient simulation of such non-deterministic quantum error correcting
protocols for any type of quantum circuit and incoherent noise of low strength.
As an importance sampling technique, dynamical subset sampling allows one to
effectively make use of computational resources to only sample the most
relevant sequences of quantum circuits in order to estimate a protocol's
logical failure rate with well-defined error bars. We demonstrate the
capabilities of dynamical subset sampling with examples from fault-tolerant
(FT) QEC. We show that, in a typical stabilizer simulation with incoherent
Pauli noise of strength $p = 10^{-3}$, our method can reach a required sampling
accuracy on the logical failure rate with two orders of magnitude fewer samples
than direct Monte Carlo simulation. Furthermore, dynamical subset sampling
naturally allows for efficient simulation of realistic multi-parameter noise
models describing faulty quantum processors. It can be applied not only for QEC
in the circuit model but any noisy quantum computing framework with incoherent
fault operators including measurement-based quantum computation and quantum
networks.
- Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正(QEC)安定化符号は、記憶および処理中のエラーに対する量子情報の保護を可能にする。
ノイズqec符号のシミュレーションは、現実的な量子コンピューティングアーキテクチャにおける論理量子ビットの有利な操作に必要なノイズパラメータを特定するために用いられる。
典型的な量子誤差補正技術には、プロトコルを実行する場合の実際のノイズ回路シーケンスを決定する中間的な測定と古典的なフィードバックが含まれる。
動的サブセットサンプリングは、任意の種類の量子回路と低強度の不整合雑音に対する非決定論的量子誤り訂正プロトコルの効率的なシミュレーションを可能にする。
重要なサンプリング手法として、動的サブセットサンプリング(dynamical subset sampling)は、量子回路の最も関連するシーケンスのみをサンプリングする計算資源を効果的に活用し、よく定義されたエラーバーを用いてプロトコルの論理故障率を推定することができる。
本稿では, 耐故障性QECの例を例に, 動的サブセットサンプリングの機能を示す。
本手法は,不整合パウリ雑音を強度$p = 10^{-3}$とする典型的な安定化器シミュレーションにおいて,直接モンテカルロシミュレーションよりも2桁少ないサンプル数で,論理的故障率で必要なサンプリング精度に達することを示す。
さらに、動的サブセットサンプリングは、故障量子プロセッサを記述する現実的なマルチパラメータノイズモデルの効率的なシミュレーションを可能にする。
回路モデルにおけるqecだけでなく、測定に基づく量子計算や量子ネットワークなど、一貫性のないフォールト演算子を持つノイズ量子コンピューティングフレームワークにも適用できる。
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