論文の概要: A generalized cycle benchmarking algorithm for characterizing mid-circuit measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.02669v1
• Date: Tue, 4 Jun 2024 18:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-06 23:08:11.261264
• Title: A generalized cycle benchmarking algorithm for characterizing mid-circuit measurements
• Title（参考訳）: 中間回路計測のための一般化サイクルベンチマークアルゴリズム
• Authors: Zhihan Zhang, Senrui Chen, Yunchao Liu, Liang Jiang,
• Abstract要約: ミドルサーキット計測(MCM)は、フォールトトレラント量子計算の開発において重要な要素である。 我々は,サイクルベンチマークの一般化により,ノイズの多いMCMを特徴付けるアルゴリズムを開発した。 MCMにおける計測ノイズと状態準備ノイズの独立性をテストするために学習した情報を利用する方法を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.3303270099680535
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mid-circuit measurement (MCM) is a crucial ingredient in the development of fault-tolerant quantum computation. While there have been rapid experimental progresses in realizing MCM, a systematic method for characterizing noisy MCM is still under exploration. In this work we develop an algorithm to characterize noisy MCM, via a generalization of cycle benchmarking -- a standard approach for characterizing the Pauli noise channel of Clifford gates. The key idea is to use a joint Fourier transform on the classical and quantum registers and then estimate parameters in the Fourier space, analogous to Pauli fidelities used in cycle benchmarking. Furthermore, we develop a theory of the noise learnability of MCM, which determines what information can be learned about the noise model (in the presence of state preparation and measurement noise) and what cannot, which shows that all learnable information can be learned using our algorithm. As an application, we show how to use the learned information to test the independence between measurement noise and state preparation noise in a MCM. Finally, we conduct numerical simulations to illustrate the practical applicability of the algorithm. Similar to cycle benchmarking, we expect the algorithm to provide a useful toolkit that is of experimental interest.
• Abstract（参考訳）: ミドルサーキット計測(MCM)は、フォールトトレラント量子計算の開発において重要な要素である。 MCMの実現には急激な実験的進展があったが、ノイズの多いMCMを特徴付ける体系的手法はまだ検討中である。 本研究では、クリフォードゲートのパウリノイズチャネルを特徴付ける標準的な手法であるサイクルベンチマークの一般化により、ノイズの多いMCMを特徴付けるアルゴリズムを開発する。 鍵となる考え方は、古典的および量子レジスタ上のジョイントフーリエ変換を使い、次にサイクルベンチマークで使用されるパウリのフィデリティに類似したフーリエ空間のパラメータを推定することである。 さらに, MCMの雑音学習可能性の理論を開発し, ノイズモデルについてどのような情報を学習できるか(状態準備, 測定ノイズの有無)と, 学習可能な情報はすべて, アルゴリズムを用いて学習可能であることを示す。 応用として,MCMにおける計測ノイズと状態準備ノイズの独立性をテストするために,学習情報を利用する方法を示す。 最後に,本アルゴリズムの実用性を示す数値シミュレーションを行う。 サイクルベンチマークと同様に、我々はアルゴリズムが実験的な関心を持つ有用なツールキットを提供することを期待している。

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