論文の概要: Characterization of Noise using variants of Unitarity Randomized Benchmarking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.20528v1
- Date: Sun, 27 Oct 2024 17:46:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-29 12:21:11.782929
- Title: Characterization of Noise using variants of Unitarity Randomized Benchmarking
- Title（参考訳）: Unitarity Randomized Benchmarking の変種を用いた騒音評価
- Authors: Adarsh Chandrashekar, Soumya Das, Goutam Paul,
- Abstract要約: Unitarity randomized benchmarking (URB) プロトコルは、量子ゲートによって誘導されるノイズのコヒーレンスを推定する方法である。
我々は、実際の量子デバイスから全てのパラメータとノイズモデルを使用する量子シミュレータにおいて、URBプロトコルを初めて実装した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.376549579074444
- License:
- Abstract: Benchmarking of noise that is induced during the implementation of quantum gates is the main concern for practical quantum computers. Several protocols have been proposed that empirically calculate various metrics that quantify the error rates of the quantum gates chosen from a preferred gate set. Unitarity randomized benchmarking (URB) protocol is a method to estimate the coherence of noise induced by the quantum gates which is measured by the metric \textit{unitarity}. In this paper, we for the first time, implement the URB protocol in a quantum simulator with all the parameters and noise model are used from a real quantum device. The direct implementation of the URB protocol in a quantum device is not possible using current technologies, as it requires the preparation of mixed states. To overcome this challenge, we propose a modification of the URB protocol, namely the m-URB protocol, that enables us to practically implement it on any quantum device. We validate our m-URB protocol using two single-qubit noise channels -- (a) depolarising channel and (b) bit-flip channel. We further alter the m-URB protocol, namely, native gate URB or Ng-URB protocol, to study the noise in the native gates into which the quantum circuits are compiled in a quantum computer. Using our Ng-URB protocol, we can also detect the presence of cross-talk errors which are correlated errors caused due to non-local and entangling gates such as CNOT gate. For illustration, we simulate the noise of the native gates taking the noise parameter from two real IBM-Q processors.
- Abstract（参考訳）: 量子ゲートの実装中に発生するノイズのベンチマークは、実用的な量子コンピュータの主要な関心事である。
好ましいゲートセットから選択された量子ゲートの誤差率を定量化する様々なメトリクスを経験的に計算するプロトコルが提案されている。
ユニタリティランダム化ベンチマーク(英: Unitarity randomized benchmarking、URB)プロトコルは、量子ゲートによって誘導されるノイズのコヒーレンスを、メートル法 \textit{unitarity} によって推定する手法である。
本稿では,実際の量子デバイスから得られたパラメータとノイズモデルをすべて使用した量子シミュレータにおいて,URBプロトコルを初めて実装する。
量子デバイスにおけるURBプロトコルの直接実装は、混合状態の準備を必要とするため、現在の技術では不可能である。
この課題を克服するために,URBプロトコル,すなわちm-URBプロトコルの修正を提案する。
2つのシングルキュービットノイズチャネルを用いてm-URBプロトコルを検証する。
(a)分極チャネルと
b) ビットフリップチャンネル
我々はさらにm-URBプロトコル、すなわちネイティブゲートURBまたはNg-URBプロトコルを変更し、量子回路が量子コンピュータにコンパイルされるネイティブゲートのノイズを研究する。
また,Ng-URBプロトコルを用いて,CNOTゲートなどの非局所ゲートや絡み合うゲートによる相関誤差であるクロストークエラーの存在を検出する。
実機2基のIBM-Qプロセッサのノイズパラメータからネイティブゲートのノイズをシミュレートする。
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