論文の概要: Stochastic Error Cancellation in Analog Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.14818v2
• Date: Fri, 18 Oct 2024 20:29:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-22 13:11:59.298504
• Title: Stochastic Error Cancellation in Analog Quantum Simulation
• Title（参考訳）: アナログ量子シミュレーションにおける確率誤差キャンセラ
• Authors: Yiyi Cai, Yu Tong, John Preskill,
• Abstract要約: シミュレータの実際のハミルトニアンが対象のハミルトニアンと異なる誤差モデルを考える。 誤差キャンセルにより、誤差は線形ではなく、キュービット数の平方根としてスケールすることを示す。 また,時間進化の終端における目標状態とノイズの存在下で得られる実状態との間には,誤りの解消が生じることも示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6410191755165466
• License:
• Abstract: Analog quantum simulation is a promising path towards solving classically intractable problems in many-body physics on near-term quantum devices. However, the presence of noise limits the size of the system and the length of time that can be simulated. In our work, we consider an error model in which the actual Hamiltonian of the simulator differs from the target Hamiltonian we want to simulate by small local perturbations, which are assumed to be random and unbiased. We analyze the error accumulated in observables in this setting and show that, due to stochastic error cancellation, with high probability the error scales as the square root of the number of qubits instead of linearly. We explore the concentration phenomenon of this error as well as its implications for local observables in the thermodynamic limit. Moreover, we show that stochastic error cancellation also manifests in the fidelity between the target state at the end of time-evolution and the actual state we obtain in the presence of noise. This indicates that, to reach a certain fidelity, more noise can be tolerated than implied by the worst-case bound if the noise comes from many statistically independent sources.
• Abstract（参考訳）: アナログ量子シミュレーションは、短期量子デバイス上での多体物理学における古典的に難解な問題を解くための有望な道である。 しかし、ノイズの存在は、シミュレーション可能なシステムのサイズと時間の長さを制限する。 我々の研究では、シミュレータの実際のハミルトニアンが、ランダムで偏りのないと仮定される小さな局所摂動でシミュレートしたいターゲットハミルトニアンと異なる誤差モデルを考える。 この設定で観測可能量に蓄積された誤差を分析し、確率的誤差キャンセルにより、線形ではなく量子ビット数の平方根として誤差がスケールすることを示す。 我々は,この誤差の濃度現象と,その熱力学限界における局所観測値への影響について検討する。 さらに,時間進化の終端における目標状態とノイズの存在下で得られる実状態との間には,確率的誤差のキャンセルが生じることも示している。 これは、ある忠実度に達するためには、ノイズが多くの統計的に独立な情報源から来る場合、最悪のケース境界によって示唆されるよりも多くのノイズを許容することができることを示している。

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