論文の概要: Generation and Preservation of Large Entangled States on Physical
Quantum Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.15170v1
- Date: Sat, 23 Dec 2023 05:31:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-27 19:25:10.577828
- Title: Generation and Preservation of Large Entangled States on Physical
Quantum Devices
- Title（参考訳）: 物理量子デバイスにおける大絡み状態の生成と保存
- Authors: John F Kam, Haiyue Kang, Charles D Hill, Gary J Mooney, Lloyd C L
Hollenberg
- Abstract要約: 我々はGHZ(Greenberger-Horne-Zeilinger)の絡み合いとIBMの量子デバイス上でのグラフ状態について検討する。
0.519 pm 0.014$のGHZ忠実度は32量子GHZ状態で測定され、その真のマルチパーティライト絡み(GME)が証明される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As quantum technology advances and the size of quantum computers grow, it
becomes increasingly important to understand the extent of quality in the
devices. As large-scale entanglement is a quantum resource crucial for
achieving quantum advantage, the challenge in its generation makes it a
valuable benchmark for measuring the performance of universal quantum devices.
In this work, we study entanglement in Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) and
graph states prepared on the range of IBM Quantum devices. We generate GHZ
states and investigate their coherence times with respect to state size and
dynamical decoupling techniques. A GHZ fidelity of $0.519 \pm 0.014$ is
measured on a 32-qubit GHZ state, certifying its genuine multipartite
entanglement (GME). We show a substantial improvement in GHZ decoherence rates
for a 7-qubit GHZ state after implementing dynamical decoupling, and observe a
linear trend in the decoherence rate of $\alpha=(7.13N+5.54)10^{-3} \mu s^{-1}$
for up to $N=15$ qubits, confirming the absence of superdecoherence.
Additionally, we prepare and characterise fully bipartite entangled native
graph states on 22 IBM Quantum devices with qubit counts as high as 414 qubits,
all active qubits of the 433-qubit Osprey device. Analysis of the decay of
2-qubit entanglement within the prepared states shows suppression of coherent
noise signals with the implementation of dynamical decoupling techniques.
Additionally, we observe that the entanglement in some qubit pairs oscillates
over time, which is likely caused by residual ZZ-interactions. Characterising
entanglement in native graph states, along with detecting entanglement
oscillations, can be an effective approach to low-level device benchmarking
that encapsulates 2-qubit error rates along with additional sources of noise,
with possible applications to quantum circuit compilation.
- Abstract（参考訳）: 量子技術が進歩し、量子コンピュータのサイズが大きくなるにつれて、デバイスの品質の程度を理解することがますます重要になる。
大規模絡み合いは量子優位を達成するために不可欠な量子資源であるため、その生成における課題は、普遍的な量子デバイスの性能を測定するための貴重なベンチマークとなる。
本稿では,GHZ(Greenberger-Horne-Zeilinger)の絡み合いと,IBMの量子デバイス上でのグラフ状態について検討する。
我々はGHZ状態を生成し、状態サイズと動的デカップリング技術に関するコヒーレンス時間を調べる。
0.519 \pm 0.014$のGHZ忠実度は32量子GHZ状態で測定され、その真のマルチパーティライト絡み(GME)が証明される。
動的デカップリング実装後の7-qubit GHZ状態のGHZデコヒーレンス率を大幅に改善し、超デコヒーレンスがないことを確認し、最大$N=15$ qubitsで$\alpha=(7.13N+5.54)10^{-3} \mu s^{-1}$のデコヒーレンスレートの線形傾向を示す。
さらに、433量子ビットのospreyデバイスのアクティブなクビット数である414量子ビット数を持つ22のibm量子デバイス上で、完全に2分割されたネイティブグラフ状態を作成し、特徴付ける。
準備状態における2量子ビット絡み合いの減衰の解析は、動的デカップリング法を実装したコヒーレントノイズ信号の抑制を示す。
さらに、いくつかの量子ビット対の絡み合いは時間とともに振動し、これはZZ-相互作用の残留に起因すると考えられる。
ネイティブグラフの状態における絡み合いの特徴付けと絡み合い振動の検出は、2量子ビットの誤り率と追加のノイズ源をカプセル化した低レベルのデバイスベンチマークに有効なアプローチとなり、量子回路のコンパイルへの応用が可能となる。
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