論文の概要: A Time Optimization Framework for the Implementation of Robust and Low-latency Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.18533v1
• Date: Tue, 24 Dec 2024 16:26:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-25 15:51:39.548816
• Title: A Time Optimization Framework for the Implementation of Robust and Low-latency Quantum Circuits
• Title（参考訳）: ロバスト・低レイテンシ量子回路実装のための時間最適化フレームワーク
• Authors: Eduardo Willwock Lussi, Rafael de Santiago, Eduardo Inacio Duzzioni,
• Abstract要約: 我々は、同じ量子回路内で高速かつロバストな量子ゲートを使用できる代替パルススケジューリング手法を提案する。 IBMQ Brisbaneの実験により、このアプローチは量子回路の実行における絶対的な成功確率を25%以上改善することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum computing has garnered attention for its potential to solve complex computational problems with considerable speedup. Despite notable advancements in the field, achieving meaningful scalability and noise control in quantum hardware remains challenging. Incoherent errors caused by decoherence restrict the total computation time, making it very short. While hardware advancements continue to progress, quantum software specialists seek to minimize quantum circuit latency to mitigate dissipation. However, at the pulse level, fast quantum gates often lead to leakage, leaving minimal room for further optimization. Recent advancements have shown the effectiveness of quantum control techniques in generating quantum gates robust to coherent error sources. Nevertheless, these techniques come with a trade-off -- extended gate durations. In this paper, we introduce an alternative pulse scheduling approach that enables the use of both fast and robust quantum gates within the same quantum circuit. The time-optimization framework models the quantum circuit as a dependency graph, implements the fastest quantum gates on the critical path, and uses idle periods outside the critical path to optimally implement longer, more robust gates from the gate set, without increasing latency. Experiments conducted on IBMQ Brisbane show that this approach improves the absolute success probability of quantum circuit execution by more than 25%, with performance gains scaling as the number of qubits increases.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、相当なスピードアップで複雑な計算問題を解く可能性に注意を向けている。 この分野の顕著な進歩にもかかわらず、量子ハードウェアにおける有意義なスケーラビリティとノイズコントロールを達成することは依然として困難である。 デコヒーレンスによる不整合誤差は計算時間を制限し、非常に短い。 ハードウェアの進歩は続いているが、量子ソフトウェアの専門家は、散逸を軽減するために量子回路のレイテンシを最小化しようとしている。 しかし、パルスレベルでは、高速な量子ゲートはしばしば漏れを招き、さらなる最適化の余地は最小限に抑えられる。 近年の進歩は、コヒーレントな誤差源に頑健な量子ゲート生成における量子制御技術の有効性を示している。 それでもこれらのテクニックにはトレードオフ -- 拡張ゲート期間が伴う。 本稿では,同じ量子回路内で高速かつロバストな量子ゲートを使用可能なパルススケジューリング手法を提案する。 時間最適化フレームワークは、依存グラフとして量子回路をモデル化し、クリティカルパス上で最速の量子ゲートを実装し、クリティカルパスの外でアイドル周期を使用して、ゲートセットからより長くより堅牢なゲートを最適に実装する。 IBMQ Brisbaneで行った実験によると、このアプローチは量子回路の実行における絶対的な成功確率を25%以上改善し、量子ビットの数が増加するにつれて性能が向上する。

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