論文の概要: Quantum Benchmarking via Random Dynamical Quantum Maps

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.18846v1
• Date: Mon, 29 Apr 2024 16:37:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-30 12:58:45.689713
• Title: Quantum Benchmarking via Random Dynamical Quantum Maps
• Title（参考訳）: ランダム動的量子マップによる量子ベンチマーク
• Authors: Daniel Volya, Prabhat Mishra,
• Abstract要約: 普遍量子コンピュータのためのベンチマークプロトコルを提案する。 このプロトコルはシステム全体のエラー率の総合評価を提供する。 我々はIBM Quantumが提供する最先端のトランスモン量子ビットにプロトコルを実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5297361401370044
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: We present a benchmarking protocol for universal quantum computers, achieved through the simulation of random dynamical quantum maps. This protocol provides a holistic assessment of system-wide error rates, encapsulating both gate inaccuracies and the errors associated with mid-circuit qubit measurements and resets. By employing random quantum circuits and segmenting mid-circuit qubit measurement and reset in a repeated fashion, we steer the system of qubits to an ensemble of steady-states. These steady-states are described by random Wishart matrices, and align with the steady-state characteristics previously identified in random Lindbladian dynamics, including the universality property. The protocol assesses the resulting ensemble probability distribution measured in the computational basis, effectively avoiding a tomographic reconstruction. Our various numerical simulations demonstrate the relationship between the final distribution and different error sources. Additionally, we implement the protocol on state-of-the-art transmon qubits provided by IBM Quantum, drawing comparisons between empirical results, theoretical expectations, and simulations derived from a fitted noise model of the device.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、ランダムな動的量子マップのシミュレーションによって達成された、普遍量子コンピュータのためのベンチマークプロトコルを提案する。 このプロトコルはシステム全体のエラー率を総合的に評価し、ゲート不正確さと中周期キュービットの測定とリセットに関連するエラーの両方をカプセル化する。 ランダムな量子回路を用いて、中間回路の量子ビット測定とリセットを繰り返し行うことにより、量子ビットの系を定常状態のアンサンブルに操る。 これらの定常状態はランダムウィッシュアート行列によって記述され、普遍性を含むランダムリンドブラディアン力学において以前に同定された定常特性と一致する。 このプロトコルは、計算ベースで測定されたアンサンブル確率分布を評価し、トモグラフィー再構成を効果的に回避する。 各種数値シミュレーションは最終分布と異なる誤差源の関係を実証する。 さらに、我々は、IBM Quantumによって提供される最先端のトランスモン量子ビットのプロトコルを実装し、実験結果、理論的な期待値、デバイスに搭載されたノイズモデルから得られたシミュレーションの比較を行う。

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