論文の概要: Error-mitigated fermionic classical shadows on noisy quantum devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.12726v3
- Date: Thu, 18 Apr 2024 07:05:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-19 14:29:13.923194
- Title: Error-mitigated fermionic classical shadows on noisy quantum devices
- Title（参考訳）: 雑音量子デバイス上の誤差緩和フェルミオン古典影
- Authors: Bujiao Wu, Dax Enshan Koh,
- Abstract要約: 古典的シャドウ (CS) アルゴリズムは、必要な量子状態コピー数を減らして解を提供する。
本稿では,ゲート独立性,時間定常性,マルコフ雑音(GTM)を仮定した誤り緩和型CSアルゴリズムを提案する。
提案アルゴリズムは,GTMノイズに対する$widetildemathcal O(knk)$状態コピーと$widetildemathcal O(sqrtn)$キャリブレーションによる$k$-RDMを効率的に推定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3775283002059579
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Efficiently estimating fermionic Hamiltonian expectation values is vital for simulating various physical systems. Classical shadow (CS) algorithms offer a solution by reducing the number of quantum state copies needed, but noise in quantum devices poses challenges. We propose an error-mitigated CS algorithm assuming gate-independent, time-stationary, and Markovian (GTM) noise. For $n$-qubit systems, our algorithm, which employs the easily prepared initial state $|0^n\rangle\!\langle 0^n|$ assumed to be noiseless, efficiently estimates $k$-RDMs with $\widetilde{\mathcal O}(kn^k)$ state copies and $\widetilde{\mathcal O}(\sqrt{n})$ calibration measurements for GTM noise with constant fidelities. We show that our algorithm is robust against noise types like depolarizing, damping, and $X$-rotation noise with constant strengths, showing scalings akin to prior CS algorithms for fermions but with better noise resilience. Numerical simulations confirm our algorithm's efficacy in noisy settings, suggesting its viability for near-term quantum devices.
- Abstract（参考訳）: フェルミオンハミルトニアン予想値の効率的な推定は、様々な物理系のシミュレートに不可欠である。
古典的シャドウ(CS)アルゴリズムは、必要となる量子状態コピーの数を減らすことで解決策を提供するが、量子デバイスのノイズは課題を引き起こす。
本稿では,ゲート非依存,時間定常,マルコフ雑音(GTM)を仮定した誤り緩和型CSアルゴリズムを提案する。
n$-qubit システムの場合、簡単な初期状態 $|0^n\rangle\!
0^n|$はノイズのないと仮定され、効率よく$k$-RDMsを$\widetilde{\mathcal O}(kn^k)$状態コピーと$\widetilde{\mathcal O}(\sqrt{n})$キャリブレーションで推定する。
提案アルゴリズムは,非偏極,減衰,X$ローテーションノイズなどのノイズタイプに対して一定の強度で頑健であり,フェミオンに対する従来のCSアルゴリズムと同様のスケーリングを示すが,耐雑音性は向上する。
数値シミュレーションにより,雑音条件下でのアルゴリズムの有効性が確認され,短期量子デバイスの可能性が示唆された。
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