論文の概要: Estimating the Effect of Crosstalk Error on Circuit Fidelity Using Noisy
Intermediate-Scale Quantum Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.06952v1
- Date: Sat, 10 Feb 2024 13:42:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-13 18:35:15.086258
- Title: Estimating the Effect of Crosstalk Error on Circuit Fidelity Using Noisy
Intermediate-Scale Quantum Devices
- Title（参考訳）: 雑音中規模量子デバイスを用いたクロストーク誤差の回路忠実性への影響評価
- Authors: Sovanmonynuth Heng, Myeongseong Go, Youngsun Han
- Abstract要約: 並列命令間のクロストークは量子状態を破損させ、不正なプログラム実行を引き起こす。
NISQコンピュータにおけるクロストーク誤り効果の包括的解析を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Current advancements in technology have focused the attention of the quantum
computing community toward exploring the potential of near-term devices whose
computing power surpasses that of classical computers in practical
applications. An unresolved central question revolves around whether the
inherent noise in these devices can be overcome or whether any potential
quantum advantage would be limited. There is no doubt that crosstalk is one of
the main sources of noise in noisy intermediate-scale quantum (NISQ) systems,
and it poses a fundamental challenge to hardware designs. Crosstalk between
parallel instructions can corrupt quantum states and cause incorrect program
execution. In this study, we present a comprehensive analysis of the crosstalk
error effect on NISQ computers. Our approach is extremely straightforward and
practical for characterizing the crosstalk error of various multi-qubit
devices. In particular, we combine the randomized benchmarking (RB) and
simultaneous randomized benchmarking (SRB) protocol to characterize the
crosstalk error from the correlation controlled-NOT (CNOT) gate. We demonstrate
this protocol experimentally on 5- \& 7-qubit devices. Our results demonstrate
the crosstalk error model of two different IBM quantum devices over the
experimental week and compare the error variation against the machine, number
of qubits, quantum volume, processor, and topology of the IBM quantum devices.
We then confirm the improvement in the circuit fidelity on different benchmarks
by up to 3.06x via inserting an instruction barrier, as compared with an IBM
quantum noisy device which offers near-optimal crosstalk mitigation in
practice. Most importantly, we provide insight to ensure that the quantum
operation can perform its quantum magic undisturbed.
- Abstract（参考訳）: 現在の技術の進歩は、量子コンピューティングコミュニティの関心を、コンピュータのパワーが実用的応用において古典的コンピュータに勝る、短期的デバイスの可能性に向けている。
未解決の問題は、これらのデバイスに固有のノイズが克服できるかどうか、あるいは潜在的な量子的優位性が制限されるかどうかに関するものである。
クロストークは、ノイズの多い中間スケール量子 (NISQ) システムの主要なノイズ源の1つであり、ハードウェア設計において根本的な課題であることは間違いない。
並列命令間のクロストークは量子状態を破損させ、不正なプログラム実行を引き起こす。
本研究では,NISQコンピュータにおけるクロストーク誤り効果の包括的解析を行う。
提案手法は,マルチキュービットデバイスにおけるクロストークエラーを特徴付けるための極めて単純かつ実用的な手法である。
特に、ランダム化ベンチマーク(RB)と同時ランダム化ベンチマーク(SRB)プロトコルを組み合わせて、相関制御NOT(CNOT)ゲートからクロストークエラーを特徴付ける。
このプロトコルを実験的に5- \, 7-qubit デバイス上で実証する。
実験の結果,2つの異なるibm量子デバイスのクロストーク誤りモデルが実証され,マシン,量子ビット数,量子ボリューム,プロセッサ,トポロジーと誤差変動を比較した。
次に、命令障壁を挿入することで、異なるベンチマークにおける回路の忠実度を最大3.06倍に向上させることを確認し、実際にほぼ最適のクロストークを緩和するIBMの量子ノイズデバイスと比較する。
最も重要なことは、量子演算が量子魔法を乱すことなく実行できることを保証するための洞察を与えることだ。
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