論文の概要: Application of zero-noise extrapolation-based quantum error mitigation to a silicon spin qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.10339v1
- Date: Mon, 14 Oct 2024 09:51:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-10-29 22:14:39.856567
- Title: Application of zero-noise extrapolation-based quantum error mitigation to a silicon spin qubit
- Title（参考訳）: ゼロノイズ外挿に基づく量子誤差緩和のシリコンスピン量子ビットへの応用
- Authors: Hanseo Sohn, Jaewon Jung, Jaemin Park, Hyeongyu Jang, Lucas E. A. Stehouwer, Davide Degli Esposti, Giordano Scappucci, Dohun Kim,
- Abstract要約: シリコンスピン量子ビットプラットフォーム上でのゼロノイズ外挿による誤差低減手法の実装について報告する。
この技術は超伝導量子ビット、トラップイオン量子ビット、フォトニックプロセッサなどの他のプラットフォームで実証されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.08603957004874943
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As quantum computing advances towards practical applications, reducing errors remains a crucial frontier for developing near-term devices. Errors in the quantum gates and quantum state readout could result in noisy circuits, which would prevent the acquisition of the exact expectation values of the observables. Although ultimate robustness to errors is known to be achievable by quantum error correction-based fault-tolerant quantum computing, its successful implementation demands large-scale quantum processors with low average error rates that are not yet widely available. In contrast, quantum error mitigation (QEM) offers more immediate and practical techniques, which do not require extensive resources and can be readily applied to existing quantum devices to improve the accuracy of the expectation values. Here, we report the implementation of a zero-noise extrapolation-based error mitigation technique on a silicon spin qubit platform. This technique has recently been successfully demonstrated for other platforms such as superconducting qubits, trapped-ion qubits, and photonic processors. We first explore three methods for amplifying noise on a silicon spin qubit: global folding, local folding, and pulse stretching, using a standard randomized benchmarking protocol. We then apply global folding-based zero-noise extrapolation to the state tomography and achieve a state fidelity of 99.96% (98.52%), compared to the unmitigated fidelity of 75.82% (82.16%) for different preparation states. The results show that the zero-noise extrapolation technique is a versatile approach that is generally adaptable to quantum computing platforms with different noise characteristics through appropriate noise amplification methods.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングが実用化に向けて進むにつれ、エラーを減らすことは、近い将来のデバイスを開発する上で重要なフロンティアである。
量子ゲートと量子状態の読み出しの誤差はノイズの多い回路となり、観測値の正確な期待値の取得が妨げられる。
エラーに対する究極のロバスト性は、量子エラー補正に基づくフォールトトレラント量子コンピューティングによって達成可能であることが知られているが、その実装の成功には、まだ広く利用できない平均エラー率の低い大規模量子プロセッサが必要である。
対照的に、QEM(Quantum error mitigation)はより緊急かつ実用的な技術を提供しており、大量のリソースを必要とせず、期待値の精度を向上させるために既存の量子デバイスに容易に適用することができる。
本稿では,シリコンスピン量子ビットプラットフォーム上でのゼロノイズ外挿に基づく誤差軽減手法の実装について報告する。
この技術は超伝導量子ビット、トラップイオン量子ビット、フォトニックプロセッサなどの他のプラットフォームで実証されている。
まず, 標準ランダム化ベンチマークプロトコルを用いて, 大域的折り畳み, 局所的折り畳み, パルスストレッチという, シリコンスピン量子ビット上の雑音を増幅する3つの手法について検討する。
次に,グローバルな折り畳み型ゼロノイズ外挿法を状態トモグラフィーに適用して99.96% (98.52%) の状態フィデリティを,異なる準備状態に対して75.82% (82.16%) の未緩和フィデリティと比較した。
その結果、ゼロノイズ外挿法は汎用的なアプローチであり、一般に適切な雑音増幅法により異なるノイズ特性を持つ量子コンピューティングプラットフォームに適応可能であることが示された。
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