論文の概要: Comparisons among the Performances of Randomized-framed Benchmarking Protocols under T1, T2 and Coherent Error Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.15482v1
• Date: Wed, 27 Sep 2023 08:25:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-28 14:44:44.230857
• Title: Comparisons among the Performances of Randomized-framed Benchmarking Protocols under T1, T2 and Coherent Error Models
• Title（参考訳）: T1, T2およびコヒーレントエラーモデルに基づくランダム化フレームベンチマークプロトコルの性能比較
• Authors: Xudan Chai, Yanwu Gu, Weifeng Zhuang, Peng Qian, Xiao Xiao, and Dong E Liu
• Abstract要約: 現在の量子コンピュータ、すなわち、ノイズのある中間スケール量子(NISQ)コンピュータは、量子マシンのノイズの多い状況にどう対処するかというボトルネックに直面している。 より効率的で信頼性の高いベンチマークプロトコルを構築するには、依然として緊急に必要である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.286152850251684
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: While fundamental scientific researchers are eagerly anticipating the breakthroughs of quantum computing both in theory and technology, the current quantum computer, i.e. noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computer encounters a bottleneck in how to deal with the noisy situation of the quantum machine. It is still urgently required to construct more efficient and reliable benchmarking protocols through which one can assess the noise level of a quantum circuit that is designed for a quantum computing task. The existing methods that are mainly constructed based on a sequence of random circuits, such as randomized benchmarking (RB), have been commonly adopted as the conventional approach owning to its reasonable resource consumption and relatively acceptable reliability, compared with the average gate fidelity. To more deeply understand the performances of the above different randomized-framed benchmarking protocols, we design special random circuit sequences to test the performances of the three selected standard randomized-frame protocols under T1, T2, and coherent errors, which are regarded to be more practical for a superconductor quantum computer. The simulations indicate that MRB, DRB, and CRB sequentially overestimate the average error rate in the presence of T1 and T2 noise, compared with the conventional circuit's average error. Moreover, these methods exhibit almost the same level of sensitivity to the coherent error. Furthermore, the DRB loses its reliability when the strengths of T1 grow. More practically, the simulated conclusion is verified by running the designed tasks for three protocols on the Quafu quantum computation cloud platform. We find that MRB produces a more precise assessment of a quantum circuit conditioned on limited resources. However, the DRB provides a more stable estimation at a specific precision while a more resource-consuming.
• Abstract（参考訳）: 基本的な科学研究者は、理論と技術の両方における量子コンピューティングのブレークスルーを熱心に予測しているが、現在の量子コンピュータ、すなわちノイズの多い中間スケール量子(nisq)コンピュータは、量子マシンのうるさい状況に対処する方法のボトルネックに遭遇する。 量子コンピューティングタスク用に設計された量子回路のノイズレベルを評価できる、より効率的で信頼性の高いベンチマークプロトコルを構築することは、依然として急務である。 ランダム化ベンチマーク(rb)などのランダム回路を主とする既存の手法は、平均ゲート忠実度と比較して、合理的なリソース消費と比較的許容可能な信頼性を特徴とする従来の手法として広く採用されている。 上記異なるランダム化フレームベンチマークプロトコルの性能をより深く理解するために,T1,T2,コヒーレントエラーの下で選択された3つの標準ランダム化フレームプロトコルの性能をテストするための特別なランダム回路シーケンスを設計する。 MRB, DRB, CRBは, 従来の回路の平均誤差と比較して, T1, T2ノイズの存在下での平均誤差率を逐次過大評価している。 さらに、これらの手法はコヒーレント誤差に対してほぼ同じレベルの感度を示す。 さらに、DRBはT1の強度が大きくなると信頼性が低下する。 より現実的に、シミュレーションされた結論は、Quafu量子計算クラウドプラットフォーム上で3つのプロトコルの設計タスクを実行することによって検証される。 MRBは限られた資源で条件付けられた量子回路をより正確に評価する。 しかし、DRBは特定の精度でより安定した推定を提供し、リソース消費はより大きい。

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