論文の概要: Efficient reconstruction, benchmarking and validation of cross-talk
models in readout noise in near-term quantum devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10661v1
- Date: Fri, 17 Nov 2023 17:33:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-20 13:54:50.240906
- Title: Efficient reconstruction, benchmarking and validation of cross-talk
models in readout noise in near-term quantum devices
- Title（参考訳）: 短期量子デバイスにおける読み出し雑音におけるクロストークモデルの効率的な再構成、ベンチマーク、検証
- Authors: Jan Tuziemski, Filip B. Maciejewski, Joanna Majsak, Oskar S{\l}owik,
Marcin Kotowski, Katarzyna Kowalczyk-Murynka, Piotr Podziemski, Micha\l\
Oszmaniec
- Abstract要約: このプロトコルは、読み出し雑音における$k-$ローカルなクロストーク効果の効率的な評価を可能にする。
本稿では,QDOTデータにより,読み出し雑音におけるPOVM演算子,相関,コヒーレンスなどの情報が得られることを示す。
79 qubit Rigetti および 127 qubit IBM デバイスにおけるクロストーク効果について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1410859223862113
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Readout errors contribute significantly to the overall noise affecting
present-day quantum computers. However, the complete characterization of
generic readout noise is infeasible for devices consisting of a large number of
qubits. Here we introduce an appropriately tailored quantum detector tomography
protocol, the so called Quantum Detector Overlapping Tomography, which enables
efficient characterization of $k-$local cross-talk effects in the readout noise
as the sample complexity of the protocol scales logarithmically with the total
number of qubits. We show that QDOT data provides information about suitably
defined reduced POVM operators, correlations and coherences in the readout
noise, as well as allows to reconstruct the correlated clusters and neighbours
readout noise model. Benchmarks are introduced to verify utility and accuracy
of the reconstructed model. We apply our method to investigate cross-talk
effects on 79 qubit Rigetti and 127 qubit IBM devices. We discuss their readout
noise characteristics, and demonstrate effectiveness of our approach by showing
superior performance of correlated clusters and neighbours over models without
cross-talk in model-based readout error mitigation applied to energy estimation
of MAX-2-SAT Hamiltonians, with the improvement on the order of 20% for both
devices.
- Abstract（参考訳）: 読み出し誤差は、現在の量子コンピュータに影響を及ぼすノイズ全体に大きく寄与する。
しかし、汎用的な読み出しノイズの完全な特徴付けは、多数のキュービットからなるデバイスでは不可能である。
ここでは、量子検出器トモグラフィープロトコルであるQuantum Detector Overlapping Tomographyを導入し、このプロトコルのサンプル複雑さが量子ビットの総数と対数的にスケールするため、読み出し雑音における$k-$ローカルなクロストーク効果の効率的な評価を可能にする。
そこで本研究では,QDOTデータにより,読み出し雑音におけるPOVM演算子,相関,コヒーレンスなどの情報が得られるとともに,相関クラスタや近傍の読み出し雑音モデルを再構築可能であることを示す。
再構成モデルの有用性と精度を検証するベンチマークが導入された。
79 qubit Rigetti および 127 qubit IBM デバイスにおけるクロストーク効果について検討する。
我々は,max-2-satハミルトニアンのエネルギー推定に適用したモデルベース読み出し誤差軽減法において,クロストークのないモデルよりも相関クラスタと隣接クラスタの優れた性能を示すことにより,その読み出しノイズ特性を考察し,その効果を実証する。
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