論文の概要: An assessment of quantum phase estimation protocols for early fault-tolerant quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.00077v1
• Date: Thu, 29 Feb 2024 19:08:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-05 19:16:45.050334
• Title: An assessment of quantum phase estimation protocols for early fault-tolerant quantum computers
• Title（参考訳）: 早期フォールトトレラント量子コンピュータにおける量子位相推定プロトコルの評価
• Authors: Jacob S. Nelson and Andrew D. Baczewski
• Abstract要約: 早期のフォールトトレラント量子コンピュータを対象としたいくつかの量子位相推定プロトコルを比較した。 我々はこれらのプロトコルを用いて水素分子の基底状態エネルギーを計算するのに必要な論理的および物理的資源を推定する。
• 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: We compare several quantum phase estimation (QPE) protocols intended for early fault-tolerant quantum computers (EFTQCs) in the context of models of their implementations on a surface code architecture. We estimate the logical and physical resources required to use these protocols to calculate the ground state energy of molecular hydrogen in a minimal basis with error below $10^{-3}$ atomic units in the presence of depolarizing logical errors. Accounting for the overhead of rotation synthesis and magic state distillation, we find that the total $T$-gate counts do not vary significantly among the EFT QPE protocols at fixed state overlap. In addition to reducing the number of ancilla qubits and circuit depth, the noise robustness of the EFT protocols can be leveraged to reduce resource requirements below those of textbook QPE, realizing approximately a 300-fold reduction in computational volume in some cases. Even so, our estimates are well beyond the scale of existing early fault-tolerance demonstrations.
• Abstract（参考訳）: 我々は,初期のフォールトトレラント量子コンピュータ (eftqcs) を対象としたいくつかの量子位相推定 (qpe) プロトコルを,表面コードアーキテクチャにおける実装モデルの文脈で比較する。 我々は、これらのプロトコルを用いて分子水素の基底状態エネルギーを最小で計算するために必要な論理的および物理的資源を、論理的誤りを非分極化する存在下で10-3$原子単位未満の誤差で推定する。 回転合成とマジック状態蒸留のオーバーヘッドを考慮すると, EFT QPEプロトコル間では, 合計$T$-gate数が大きく異なることが分かる。 アンシラ量子ビット数と回路深さの削減に加えて、EFTプロトコルのノイズロバスト性を利用して、教科書QPEよりもリソース要求を低減し、計算量の約300倍の削減を実現することができる。 それでも、私たちの見積は、既存の早期耐障害デモの規模をはるかに超えています。

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