論文の概要: Group twirling and noise tailoring for multi-qubit controlled phase gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.15651v1
• Date: Wed, 27 Sep 2023 13:38:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-28 13:34:16.547216
• Title: Group twirling and noise tailoring for multi-qubit controlled phase gates
• Title（参考訳）: マルチキュービット制御位相ゲートのためのグループツイリングとノイズ調整
• Authors: Guoding Liu, Ziyi Xie, Zitai Xu, and Xiongfeng Ma
• Abstract要約: 広範に使用されている回路構造において、汎用量子ゲートのツイリング群を見つけるという課題について検討する。 多ビット制御相ゲートに対して、古典的に置換可能なユニタリ演算の領域内で最適なツイリング群を同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.974963895316339
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Group twirling is crucial in quantum information processing, particularly in randomized benchmarking and random compiling. While protocols based on Pauli twirling have been effectively crafted to transform arbitrary noise channels into Pauli channels for Clifford gates -- thereby facilitating efficient benchmarking and mitigating worst-case errors -- practical twirling groups for multi-qubit non-Clifford gates are lacking. In this work, we study the issue of finding twirling groups for generic quantum gates within a widely used circuit structure in randomized benchmarking or random compiling. For multi-qubit controlled phase gates, which are essential in both the quantum Fourier transform and quantum search algorithms, we identify optimal twirling groups within the realm of classically replaceable unitary operations. In contrast to the simplicity of the Pauli twirling group for Clifford gates, the optimal groups for such gates are much larger, highlighting the overhead of tailoring noise channels in the presence of global non-Clifford gates.
• Abstract（参考訳）: グループツイリングは量子情報処理、特にランダム化ベンチマークやランダムコンパイルにおいて重要である。 パウリ・トワイリング(pauli twirling)に基づいたプロトコルは、任意のノイズチャネルをクリフォードゲートのパウリチャネルに変換するために効果的に作られたが、それによって効率的なベンチマークと最悪のケースエラーの軽減が容易になる。 本研究では,ランダム化ベンチマークやランダムコンパイルにおいて広く用いられている回路構造において,汎用量子ゲートのツイリング群を求める問題について検討する。 量子フーリエ変換と量子探索アルゴリズムの両方に不可欠なマルチキュービット制御相ゲートに対して、古典的に置換可能なユニタリ演算の領域内で最適なツイリング群を同定する。 クリフォードゲートに対するパウリツイリング群の単純さとは対照的に、これらのゲートの最適群ははるかに大きく、クリフォードゲート以外のグローバルな存在下でのノイズチャネルの調整のオーバーヘッドを強調している。

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