論文の概要: Estimating the coherence of noise in mid-scale quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.02110v1
• Date: Tue, 3 Sep 2024 17:59:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-05 23:53:09.938884
• Title: Estimating the coherence of noise in mid-scale quantum systems
• Title（参考訳）: 中規模量子系におけるノイズのコヒーレンスの推定
• Authors: Pedro Figueroa-Romero, Miha Papič, Adrian Auer, Inés de Vega,
• Abstract要約: デジタル量子デバイスにおける演算の平均ユニタリティを,中規模量子システムに対して効率的に,かつ効果的に推定する。 5量子ビット超伝導量子コンピュータ IQM Spark (TM) の実験的実行と最大10量子ビットのシミュレーションによる結果の実証を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: While the power of quantum computers is commonly acknowledged to rise exponentially, it is often overlooked that the complexity of quantum noise mechanisms generally grows much faster. In particular, quantifying whether the instructions on a quantum processor are close to being unitary has important consequences concerning error rates, e.g., for the confidence in their estimation, the ability to mitigate them efficiently, or their relation to fault-tolerance thresholds in error correction. However, the complexity of estimating the coherence, or unitarity, of noise generally scales exponentially in system size. Here, we obtain an upper bound on the average unitarity of Pauli noise and develop a protocol allowing us to estimate the average unitarity of operations in a digital quantum device efficiently and feasibly for mid-size quantum systems. We demonstrate our results through both experimental execution on IQM Spark (TM), a 5-qubit superconducting quantum computer, and in simulation with up to 10 qubits, discussing the prospects for extending our technique to arbitrary scales.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータのパワーは指数関数的に上昇することが一般的に認識されているが、一般に量子ノイズ機構の複雑さはより速く増加すると見過ごされることが多い。 特に、量子プロセッサ上の命令がユニタリに近いかどうかを定量化することは、エラー率、例えば、その推定に対する信頼度、効率的にそれらを緩和する能力、またはエラー修正におけるフォールトトレランスしきい値との関係について重要な結果をもたらす。 しかしながら、ノイズのコヒーレンス(ユニタリティ)を推定する複雑さは、一般にシステムサイズで指数関数的にスケールする。 ここでは、パウリ雑音の平均ユニタリティの上限を求め、デジタル量子デバイスにおける演算の平均ユニタリティを効率よく、かつ、中規模量子システムに対して確実に推定できるプロトコルを開発する。 5量子ビットの超伝導量子コンピュータであるIQM Spark(TM)と最大10量子ビットのシミュレーションの両方で実験を行い、この手法を任意のスケールに拡張する可能性について論じる。

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