論文の概要: Can Quantum Computers Do Nothing?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.16861v1
• Date: Mon, 24 Jun 2024 17:59:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-25 13:36:22.105421
• Title: Can Quantum Computers Do Nothing?
• Title（参考訳）: 量子コンピュータは何でもできるのか?
• Authors: Alexander Nico-Katz, Nathan Keenan, John Goold,
• Abstract要約: アイリングキュービットでは、情報は近隣のキュービットに'リーク'し、非局所分布となり、最終的にはアクセス不能となる。 内部力学による情報損失を定量化する情報理論プロトコルは存在しない。 我々はこのプロトコルを、IBMのFalcon 5.11シリーズの全プロセッサで4ヶ月にわたって実施された3500以上の実験で実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.99833362998488
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing platforms are subject to contradictory engineering requirements: qubits must be protected from mutual interactions when idling ('doing nothing'), and strongly interacting when in operation. If idling qubits are not sufficiently protected, information can 'leak' into neighbouring qubits, become non-locally distributed, and ultimately inaccessible. Candidate solutions to this dilemma include patterning-enhanced many-body localization, dynamical decoupling, and active error correction. However, no information-theoretic protocol exists to actually quantify this information loss due to internal dynamics in a similar way to e.g. SPAM errors or dephasing times. In this work, we develop a scalable, flexible, device non-specific protocol for quantifying this bitwise idle information loss based on the exploitation of tools from quantum information theory. We implement this protocol in over 3500 experiments carried out across 4 months (Dec 2023 - Mar 2024) on IBM's entire Falcon 5.11 series of processors. After accounting for other sources of error, and extrapolating results via a scaling analysis in shot count to zero shot noise, we detect idle information leakage to a high degree of statistical significance. This work thus provides a firm quantitative foundation from which the protection-operation dilemma can be investigated and ultimately resolved.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングプラットフォームには矛盾するエンジニアリング要件がある: 量子ビットはアイドリング(「何もしない」)時に相互の相互作用から保護されなければならない。 アイドリングキュービットが十分に保護されていない場合、情報は近隣のキュービットに'リーク'し、非局所分布となり、最終的にはアクセス不能となる。 このジレンマに対する候補解には、パターン化強化多体局在、動的デカップリング、能動誤差補正などがある。 しかし、内部ダイナミクスによる情報損失を、eg SPAMエラーや強調時間と同じような方法で実際に定量化する情報理論プロトコルは存在しない。 本研究では、このビット単位のアイドル情報損失を量子情報理論によるツールの活用に基づいて定量化する、スケーラブルでフレキシブルなデバイス非特異なプロトコルを開発する。 我々はこのプロトコルを、IBMのFalcon 5.11シリーズの全プロセッサ上で4ヶ月にわたって行われた3500以上の実験(2023年 - 2024年)で実装した。 ショット数からゼロショットノイズへのスケーリング解析により、他の誤差源を考慮し、結果を外挿した後、アイドル情報漏洩を高い統計的意義で検出する。 この研究は、保護操作ジレンマを調査し、最終的に解決できる、しっかりとした定量的基盤を提供する。

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