論文の概要: Pauli Check Extrapolation for Quantum Error Mitigation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14759v1
• Date: Thu, 20 Jun 2024 22:07:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-24 15:22:05.769988
• Title: Pauli Check Extrapolation for Quantum Error Mitigation
• Title（参考訳）: 量子エラー除去のためのパウリチェック外挿法
• Authors: Quinn Langfitt, Ji Liu, Benchen Huang, Alvin Gonzales, Kaitlin N. Smith, Nikos Hardavellas, Zain H. Saleem,
• Abstract要約: Pauli Check Extrapolation (PCE)はZero-Noise Extrapolation (ZNE)に似た外挿技術でPCSを統合する 我々は,PCEが最先端のロバストシャドウ (RS) 推定方式よりも高い忠実性を実現できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.436934066461625
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Pauli Check Sandwiching (PCS) is an error mitigation scheme that uses pairs of parity checks to detect errors in the payload circuit. While increasing the number of check pairs improves error detection, it also introduces additional noise to the circuit and exponentially increases the required sampling size. To address these limitations, we propose a novel error mitigation scheme, Pauli Check Extrapolation (PCE), which integrates PCS with an extrapolation technique similar to Zero-Noise Extrapolation (ZNE). However, instead of extrapolating to the `zero-noise' limit, as is done in ZNE, PCE extrapolates to the `maximum check' limit--the number of check pairs theoretically required to achieve unit fidelity. In this study, we focus on applying a linear model for extrapolation and also derive a more general exponential ansatz based on the Markovian error model. We demonstrate the effectiveness of PCE by using it to mitigate errors in the shadow estimation protocol, particularly for states prepared by the variational quantum eigensolver (VQE). Our results show that this method can achieve higher fidelities than the state-of-the-art Robust Shadow (RS) estimation scheme, while significantly reducing the number of required samples by eliminating the need for a calibration procedure. We validate these findings on both fully-connected topologies and simulated IBM hardware backends.
• Abstract（参考訳）: Pauli Check Sandwiching (PCS) は、ペイロード回路のエラーを検出するためにパリティチェックのペアを使用するエラー軽減スキームである。 チェックペアの数を増やすことでエラー検出が向上する一方で、回路にノイズを追加し、必要なサンプリングサイズを指数関数的に増加させる。 これらの制約に対処するため,ZNE(Zero-Noise Extrapolation)に似た外挿技術とPCSを統合した新しい誤り除去手法であるPauli Check Extrapolation (PCE)を提案する。 しかし、ZNE で行われているような 'ゼロノイズ' の極限を外挿する代わりに、PCE は '最大チェック' の極限に外挿する。 本研究では,外挿に線形モデルを適用することに集中し,マルコフ誤差モデルに基づくより一般的な指数アンザッツを導出する。 本稿では,特に変分量子固有解法(VQE)によって調製された状態に対して,影推定プロトコルにおける誤差を軽減するためにPCEの有効性を示す。 本手法は, キャリブレーション処理を不要にすることで, 必要なサンプル数を大幅に削減しつつ, 最先端のロバストシャドウ (RS) 推定法よりも高い忠実性を実現することができることを示す。 完全に接続されたトポロジとシミュレーションされたIBMハードウェアバックエンドの両方でこれらの結果を検証する。

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