論文の概要: Dynamical quantum maps for single-qubit gates under non-Markovian phase
noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.14530v1
- Date: Thu, 22 Feb 2024 13:24:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-23 15:02:01.470887
- Title: Dynamical quantum maps for single-qubit gates under non-Markovian phase
noise
- Title(参考訳): 非マルコフ位相雑音下における単一量子ビットゲートの動的量子マップ
- Authors: J. M. S\'anchez Vel\'azquez, A. Steiner, R. Freund, M.
Guevara-Bertsch, Ch. D. Marciniak, T. Monz, A. Bermudez
- Abstract要約: 量子デバイスにおけるノイズはユビキタスであり、精度が必要な設定では一般的に有害である。
ここでは、単一実験入力のみを必要とする単一キュービットゲートに対して、コンパクトな顕微鏡誤差モデルを導出する。
ランダム化ベンチマークを用いて測定し,量子プロセストモグラフィーを用いて再構成した平均ゲート誤差の実験的推定は,解析的推定値によって厳しく下界していることがわかった。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Noise is both ubiquitous and generally deleterious in settings where
precision is required. This is especially true in the quantum technology sector
where system utility typically decays rapidly under its influence.
Understanding the noise in quantum devices is thus a prerequisite for efficient
strategies to mitigate or even eliminate its harmful effects. However, this
requires resources that are often prohibitive, such that the typically-used
noise models rely on simplifications that sometimes depart from experimental
reality. Here we derive a compact microscopic error model for single-qubit
gates that only requires a single experimental input - the noise power spectral
density. Our model goes beyond standard depolarizing or Pauli-twirled noise
models, explicitly including non-Clifford and non-Markovian contributions to
the dynamical error map. We gauge our predictions for experimentally relevant
metrics against established characterization techniques run on a trapped-ion
quantum computer. In particular, we find that experimental estimates of average
gate errors measured through randomized benchmarking and reconstructed via
quantum process tomography are tightly lower-bounded by our analytical
estimates, while the depolarizing model overestimates the gate error. Our noise
modeling including non-Markovian contributions can be readily applied to
established frameworks such as dynamical decoupling and dynamically-corrected
gates, or to provide more realistic thresholds for quantum error correction.
- Abstract(参考訳): ノイズは、精度が必要な設定では、ユビキタスであり、一般的に削除される。
これは、システムユーティリティが影響下で急速に崩壊する量子技術分野において特に当てはまる。
したがって、量子デバイスにおけるノイズを理解することは、その有害な影響を軽減または排除するための効率的な戦略の前提となる。
しかし、これはしばしば禁止されるリソースを必要とし、一般的に使用されるノイズモデルは実験的な現実から逸脱する単純化に依存する。
ここでは、単一量子ビットゲートに対して単一の実験入力のみを必要とするコンパクトな微視的誤差モデル - 雑音パワースペクトル密度 - を導出する。
我々のモデルは標準的な偏極化あるいはパウリ旋回ノイズモデルを超えており、非クリフォードおよび非マルコフの動的誤差写像への寄与を明示的に含んでいる。
我々は,トラップイオン量子コンピュータ上で動作している確立された特性評価技術に対して,実験的な指標の予測を行う。
特に,ランダム化ベンチマークを用いて測定し,量子プロセストモグラフィーにより再構成した平均ゲート誤差の実験的推定は,解析的推定により厳密に下限であることがわかった。
非マルコフ寄与を含むノイズモデリングは、動的デカップリングや動的補正ゲートなどの確立されたフレームワークに容易に適用でき、量子誤差補正のためのより現実的なしきい値を提供することができます。
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