論文の概要: Zero-noise Extrapolation Assisted with Purity for Quantum Error Mitigation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.10037v3
• Date: Tue, 12 Dec 2023 06:28:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-13 19:32:15.198418
• Title: Zero-noise Extrapolation Assisted with Purity for Quantum Error Mitigation
• Title（参考訳）: 量子誤差緩和のための純度を用いたゼロノイズ外挿法
• Authors: Tian-Ren Jin, Yun-Hao Shi, Zheng-An Wang, Tian-Ming Li, Kai Xu, and Heng Fan
• Abstract要約: 量子誤差緩和の1つの方法はゼロノイズ外挿である。 本稿では,ノイズ回路における出力状態の純度が外挿過程の補助となることを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.577215927026199
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error mitigation is a technique used to post-process errors occurring in the quantum system, which reduces the expected errors and achieves higher accuracy. One method of quantum error mitigation is zero-noise extrapolation, which involves amplifying the noise and then extrapolating the observable expectation of interest back to a noise-free point. This method usually relies on the error model of the noise, as error rates for different levels of noise are assumed during the noise amplification process. In this paper, we propose that the purity of output states in noisy circuits can assist in the extrapolation process, eliminating the need for assumptions about error rates. We also introduce the quasi-polynomial model from the linearity of quantum channel for extrapolation of experimental data, which can be reduced to other proposed models. Furthermore, we verify our purity-assisted zero-noise extrapolation by performing numerical simulations and experiments on the online public quantum computation platform, Quafu, to compare it with the routine zero-noise extrapolation and virtual distillation methods. Our results demonstrate that this modified method can suppress the random fluctuation of operator expectation measurement, and effectively reduces the bias in extrapolation to a level lower than both the zero-noise extrapolation and virtual distillation methods, especially when the error rate is moderate.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー緩和(quantum error mitigation)は、量子システムで発生するエラーの処理後に使用される技術であり、期待されるエラーを低減し、高い精度を達成する。 量子誤差緩和の1つの方法はゼロノイズ外挿であり、これはノイズを増幅し、観測可能な興味の期待をノイズのない点まで外挿する。 この手法は通常、ノイズ増幅過程において異なるレベルのノイズの誤差率を仮定するため、ノイズの誤差モデルに依存する。 本稿では,ノイズ回路における出力状態の純度が外挿過程を補助し,誤差率に関する仮定を不要にすることを提案する。 また、実験データの補間のために量子チャネルの線形性から準多項モデルを導入し、他のモデルに還元することができる。 さらに,オンライン量子計算プラットフォームquafu上で数値シミュレーションと実験を行い,通常のゼロノイズ抽出法と仮想蒸留法との比較を行い,純度支援ゼロノイズ抽出の検証を行った。 提案手法は操作者期待測定のランダムなゆらぎを抑制することができ、特に誤差率が中程度であれば、ゼロノイズ外挿法や仮想蒸留法よりも低いレベルまで外挿のバイアスを効果的に低減できることを示す。

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