論文の概要: Quantum Error Suppression with Subgroup Stabilisation Projectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.09973v1
- Date: Mon, 15 Apr 2024 17:51:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-17 21:18:06.025501
- Title: Quantum Error Suppression with Subgroup Stabilisation Projectors
- Title（参考訳）: サブグループ安定化プロジェクタによる量子エラー抑制
- Authors: Bo Yang, Elham Kashefi, Dominik Leichtle, Harold Ollivier,
- Abstract要約: 量子オーバーヘッドが適度な有効状態浄化ガジェットを提案する。
本手法はコヒーレントとエラーの両方を$1/Mの係数で抑制できる。
提案手法は,量子出力に対する堅牢な検証プロトコルの設計にも応用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4719087457636792
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum state purification is the functionality that, given multiple copies of an unknown state, outputs a state with increased purity. This is an essential building block for near- and middle-term quantum ecosystems before the availability of full fault tolerance, where one may want to suppress errors not only in expectation values but also in quantum states. We propose an effective state purification gadget with a moderate quantum overhead by projecting $M$ noisy quantum inputs to their symmetric subspace defined by a set of projectors forming a symmetric subgroup with order $M$. Our method, applied in every short evolution over $M$ redundant copies of noisy states, can suppress both coherent and stochastic errors by a factor of $1/M$. This reduces the circuit implementation cost $M$ times smaller than the state projection to the full symmetric subspace proposed more than two decades ago by Barenco et al. We also show that our gadget purifies the depolarised inputs with probability $p$ to asymptotically $O\left(p^{2}\right)$ with an optimal choice of $M$ when $p$ is small. Our method provides flexible choices of state purification depending on the hardware restrictions before fully fault-tolerant computing is available. Our method may also find its application in designing robust verification protocols for quantum outputs.
- Abstract（参考訳）: 量子状態浄化(Quantum state purification)とは、未知の状態の複数のコピーが与えられたとき、純度の高い状態を出力する機能である。
これは、予測値だけでなく、量子状態においてもエラーを抑えることができる完全なフォールトトレランスが利用可能になる前に、近・中期の量子生態系にとって不可欠なビルディングブロックである。
我々は、M$の量子入力を、M$の対称部分群を形成するプロジェクタの集合によって定義された対称部分空間に投影することで、適度な量子オーバーヘッドを持つ有効な状態浄化ガジェットを提案する。
提案手法は, ノイズ状態の重複コピーを$M$以上の短い進化で適用することにより, 整合性および確率的誤差を1/M$の係数で抑制することができる。
これにより、20年以上前にBarencoらによって提案された完全対称部分空間への状態投影よりもM$の回路実装コストを削減できる。我々はまた、我々のガジェットが、p$が小さいときのM$の最適選択で、確率$p$で非分極入力を漸近的に$O\left(p^{2}\right)$に浄化することを示した。
本手法は、完全フォールトトレラントコンピューティングが利用可能になる前に、ハードウェアの制約に応じて、フレキシブルな状態浄化の選択を提供する。
提案手法は,量子出力に対する堅牢な検証プロトコルの設計にも応用できる。
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