論文の概要: Counting collisions in random circuit sampling for benchmarking quantum
computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.04222v1
- Date: Thu, 7 Dec 2023 11:12:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-08 15:21:30.455435
- Title: Counting collisions in random circuit sampling for benchmarking quantum
computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータベンチマークのためのランダム回路サンプリングにおけるカウント衝突
- Authors: Andrea Mari
- Abstract要約: ランダムな量子回路の測定における衝突回数のカウントは、量子コンピュータの品質の実用的なベンチマークとなることを示す。
この量は、適切に正規化されている場合、「衝突異常」ベンチマークや「衝突容積」テストとして使用できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7252027234425332
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We show that counting the number of collisions (re-sampled bitstrings) when
measuring a random quantum circuit provides a practical benchmark for the
quality of a quantum computer and a quantitative noise characterization method.
We analytically estimate the difference in the expected number of collisions
when sampling bitstrings from a pure random state and when sampling from the
classical uniform distribution. We show that this quantity, if properly
normalized, can be used as a "collision anomaly" benchmark or as a "collision
volume" test which is similar to the well-known quantum volume test, with
advantages (no classical computing cost) and disadvantages (high sampling
cost). We also propose to count the number of cross-collisions between two
independent quantum computers running the same random circuit in order to
obtain a cross-validation test of the two devices. Finally, we quantify the
sampling cost of quantum collision experiments. We find that the sampling cost
for running a collision volume test on state-of-the-art processors (e.g.~20
effective clean qubits) is quite small: less than $10^5$ shots. For large-scale
experiments in the quantum supremacy regime the required number of shots for
observing a quantum signal in the observed number of collisions is currently
infeasible ($>10^{12}$), but not completely out of reach for near-future
technology.
- Abstract（参考訳）: ランダム量子回路を計測する際の衝突数(再サンプリングビット列)を数えることは、量子コンピュータの品質の実用的なベンチマークと量的ノイズキャラクタリゼーション手法を提供する。
純ランダム状態からビットストリングをサンプリングする場合と古典的一様分布からサンプリングする場合の衝突回数の差を解析的に推定する。
この量は、適切に正規化されている場合、「衝突異常」ベンチマークや、よく知られた量子ボリュームテストに類似した「衝突量」テストとして、(古典的な計算コストを伴わない)利点とデメリット(サンプリングコストが高い)とともに使用できることを示す。
また、同じランダム回路を動作させる2つの独立量子コンピュータ間のクロスコリジョン数をカウントして、2つのデバイスのクロスバリデーションテストを求める。
最後に,量子衝突実験のサンプリングコストを定量化する。
我々は、最先端のプロセッサ(例えば、20個の有効なクリーンキュービット)で衝突ボリュームテストを実行するためのサンプリングコストが、非常に小さいことを発見した。
量子超越理論における大規模実験では、観測された衝突数における量子信号の観測に必要なショットの数は、現在実現不可能であるが、近未来の技術では完全には到達できない。
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