論文の概要: Symmetric Clifford twirling for cost-optimal quantum error mitigation in early FTQC regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.07720v1
• Date: Mon, 13 May 2024 13:14:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-14 13:45:23.803522
• Title: Symmetric Clifford twirling for cost-optimal quantum error mitigation in early FTQC regime
• Title（参考訳）: FTQC初期におけるコスト-最適量子誤差緩和のための対称クリフォードツイリング
• Authors: Kento Tsubouchi, Yosuke Mitsuhashi, Kunal Sharma, Nobuyuki Yoshioka,
• Abstract要約: 量子ゲートに影響を及ぼすノイズのツイリングは、エラーの理解と制御に不可欠である。 対称クリフォード・ツワイリング(英: symmetric Clifford twirling)は、あるパウリ部分群と可換な対称クリフォード作用素のみを利用するツワイリングである。 本研究では,大域ホワイトノイズに近い指数関数的にパウリノイズをスクランブルすることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Twirling noise affecting quantum gates is essential in understanding and controlling errors, but applicable operations to noise are usually restricted by symmetries inherent in quantum gates. In this Letter, we propose symmetric Clifford twirling, a Clifford twirling utilizing only symmetric Clifford operators that commute with certain Pauli subgroups. We fully characterize how each Pauli noise is converted through the twirling and show that certain Pauli noise can be scrambled to a noise exponentially close to the global white noise. We further demonstrate that the effective noise of some highly structured circuits, such as Trotterized Hamiltonian simulation circuits, is scrambled to global white noise, and even a single use of CNOT gate can significantly accelerate the scrambling. These findings enable us to mitigate errors in non-Clifford operations with minimal sampling overhead in the early stages of fault-tolerant quantum computing, where executing non-Clifford operations is expected to be significantly more challenging than Clifford operations. Furthermore, they offer new insights into various fields of physics where randomness and symmetry play crucial roles.
• Abstract（参考訳）: 量子ゲートに影響を与えるツイリングノイズは、誤りの理解と制御に不可欠であるが、ノイズに対する適用可能な操作は通常、量子ゲート固有の対称性によって制限される。 このレターでは、あるパウリ部分群と可換な対称クリフォード作用素のみを利用するクリフォードツワイリングである対称クリフォードツワイリングを提案する。 我々は、それぞれのパウリノイズがツイリングを通してどのように変換されるかを完全に特徴付け、あるパウリノイズが、グローバルなホワイトノイズに指数関数的に近いノイズにスクランブル可能であることを示す。 さらに,Trotterized Hamiltonian シミュレーション回路などの高構造回路の有効ノイズが大域ホワイトノイズにスクランブルされ,CNOT ゲートの単一使用さえもスクランブルを著しく加速することを示した。 これらの結果から,フォールトトレラント量子コンピューティングの初期段階において,非クリフォード演算の誤差を最小限のサンプリングオーバーヘッドで軽減することが可能となり,非クリフォード演算の実行はクリフォード演算よりもはるかに困難であることが期待される。 さらに、ランダム性や対称性が重要な役割を果たす物理学の様々な分野に対する新たな洞察を提供する。

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