論文の概要: Lightcone shading for classically accelerated quantum error mitigation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.04401v1
- Date: Fri, 6 Sep 2024 16:48:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-09 15:14:50.301124
- Title: Lightcone shading for classically accelerated quantum error mitigation
- Title（参考訳）: 古典的に加速された量子エラー緩和のための光錐シェーディング
- Authors: Andrew Eddins, Minh C. Tran, Patrick Rall,
- Abstract要約: QEM(Quantum error mitigation)は、ノイズの多い量子コンピュータから、分散のバイアスをトレーディングすることで、正確な期待値を回復することができる。
確率的誤差キャンセリング(PEC)はQEM法の中でも特に頑健で、偏りを抑える手段である。
そこで本研究では,古典的資源の質が劣る場合でも,いくつかの問題に対して実用的な利点を提供するアルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1801688624472007
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum error mitigation (QEM) can recover accurate expectation values from a noisy quantum computer by trading off bias for variance, such that an averaged result is more accurate but takes longer to converge. Probabilistic error cancellation (PEC) stands out among QEM methods as an especially robust means of controllably eliminating bias. However, PEC often exhibits a much larger variance than other methods, inhibiting application to large problems for a given error rate. Recent analyses have shown that the variance of PEC can be reduced by not mitigating errors lying outside the causal lightcone of the desired observable. Here, we improve the lightcone approach by classically computing tighter bounds on how much each error channel in the circuit can bias the final result. This set of bounds, which we refer to as a "shaded lightcone," enables a more targeted application of PEC, improving the tradespace of bias and variance, while illuminating how the structure of a circuit determines the difficulty of error-mitigated computation. Although a tight shaded lightcone is exponentially hard to compute, we present an algorithm providing a practical benefit for some problems even with modest classical resources, leveraging the ease of evolving an error instead of the state or the observable. The algorithm reduces the runtime that would be needed to apply PEC for a target accuracy in an example 127-qubit Trotter circuit by approximately two orders of magnitude compared to standard lightcone-PEC, expanding the domain of problems that can be computed via direct application of PEC on noisy hardware.
- Abstract（参考訳）: QEM(Quantum error mitigation)は、ノイズの多い量子コンピュータからの正確な期待値を、平均値がより正確だが収束するのに時間がかかるような分散のバイアスをトレーディングすることで、回復することができる。
確率的誤差キャンセリング(PEC)はQEM法の中でも特に頑健でバイアスを抑える手段として際立っている。
しかしながら、PECは他の方法よりもはるかに大きなばらつきを示し、与えられた誤差率に対する大きな問題への適用を阻害する。
近年の研究では、所望の観測装置の因果光円錐外にある誤差を緩和することなく、PSCのばらつきを低減できることが示されている。
ここでは、回路内の各エラーチャネルが最終結果にどの程度偏りがあるか、より厳密な境界を古典的に計算することで、光錐アプローチを改善する。
シェードライトコーン(shaded lightcone)と呼ばれるこの境界は、より標的となるPECの適用を可能にし、バイアスと分散のトレードオフを改善しながら、回路の構造がエラー緩和計算の難しさをいかに決定するかを照らし出す。
タイトな色合いの光錐は指数関数的に計算が難しいが,本論文では,状態や可観測性の代わりにエラーを進化させることの容易さを利用して,質素な古典的資源であっても,いくつかの問題に対して実用的な利点を提供するアルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムは、PECを目標精度に適用するために必要なランタイムを、標準の光錐PECに比べて約2桁の規模で削減し、ノイズの多いハードウェアにPECを直接適用することで計算できる問題の領域を広げる。
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