論文の概要: Realization of Constant-Depth Fan-Out with Real-Time Feedforward on a Superconducting Quantum Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.06989v1
- Date: Wed, 11 Sep 2024 03:40:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-12 15:47:11.596634
- Title: Realization of Constant-Depth Fan-Out with Real-Time Feedforward on a Superconducting Quantum Processor
- Title（参考訳）: 超電導量子プロセッサ上でのリアルタイムフィードフォワードによる一定深さファンアウトの実現
- Authors: Yongxin Song, Liberto Beltrán, Ilya Besedin, Michael Kerschbaum, Marek Pechal, François Swiadek, Christoph Hellings, Dante Colao Zanuz, Alexander Flasby, Jean-Claude Besse, Andreas Wallraff,
- Abstract要約: 超伝導量子プロセッサを用いて最大4つの出力量子ビットをリアルタイムにフィードフォワードする量子ファンアウトゲートを実演する。
我々の研究は、複雑な量子アルゴリズムの効率を向上させるために、実時間条件演算と組み合わされた中間回路計測の可能性を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.096693427147535
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: When using unitary gate sequences, the growth in depth of many quantum circuits with output size poses significant obstacles to practical quantum computation. The quantum fan-out operation, which reduces the circuit depth of quantum algorithms such as the quantum Fourier transform and Shor's algorithm, is an example that can be realized in constant depth independent of the output size. Here, we demonstrate a quantum fan-out gate with real-time feedforward on up to four output qubits using a superconducting quantum processor. By performing quantum state tomography on the output states, we benchmark our gate with input states spanning the entire Bloch sphere. We decompose the output-state error into a set of independently characterized error contributions. We extrapolate our constant-depth circuit to offer a scaling advantage compared to the unitary fan-out sequence beyond 25 output qubits with feedforward control, or beyond 17 output qubits if the classical feedforward latency is negligible. Our work highlights the potential of mid-circuit measurements combined with real-time conditional operations to improve the efficiency of complex quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 単位ゲート列を使用する場合、出力サイズを持つ多くの量子回路の深さの増大は、実用的な量子計算に重大な障害をもたらす。
量子フーリエ変換やショアのアルゴリズムのような量子アルゴリズムの回路深さを減少させる量子ファンアウト演算は、出力サイズに依存しない一定の深さで実現できる例である。
ここでは、超伝導量子プロセッサを用いて、最大4つの出力量子ビットをリアルタイムにフィードフォワードする量子ファンアウトゲートを実演する。
出力状態の量子状態トモグラフィーにより、Bloch球全体にわたる入力状態でゲートをベンチマークする。
出力状態エラーを独立に特徴付けられたエラーコントリビューションの集合に分解する。
フィードフォワード制御を施した25個の出力量子ビットを超えるユニタリファンアウトシーケンスや、古典的なフィードフォワード遅延が無視できる17個の出力量子ビットを超える出力量子ビットに対して、我々の定数深さ回路を外挿し、スケーリング上の優位性を提供する。
我々の研究は、複雑な量子アルゴリズムの効率を向上させるために、実時間条件演算と組み合わされた中間回路計測の可能性を強調した。
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