論文の概要: Non-Markovian Noise Mitigation: Practical Implementation, Error Analysis, and the Role of Environment Spectral Properties

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.05019v2
• Date: Sat, 11 Jan 2025 15:58:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-14 14:20:51.811278
• Title: Non-Markovian Noise Mitigation: Practical Implementation, Error Analysis, and the Role of Environment Spectral Properties
• Title（参考訳）: 非マルコフノイズ低減--実践的, 誤り解析, 環境スペクトル特性の役割
• Authors: Ke Wang, Xiantao Li,
• Abstract要約: QEM(Quantum error mitigation)は、ノイズの多い量子デバイスのための追加のアンシラ量子ビットを必要としない、エラー抑制パラダイムとして考えられている。 非マルコフ雑音に対するQEMフレームワークにおける確率的誤差キャンセル(PEC)法を拡張して非マルコフ雑音除去(NMNM)法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1003326924534482
• License:
• Abstract: Quantum error mitigation (QEM), conceived as an error suppression paradigm without the need for additional ancilla qubits for noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices, presents a promising avenue for realizing quantum speedups of quantum computing algorithms on current quantum devices. However, prior investigations have predominantly focused on Markovian noise. In this paper, we propose non-Markovian Noise Mitigation (NMNM) method by extending the probabilistic error cancellation (PEC) method in the QEM framework to treat non-Markovian noise. We present the derivation of a time-local quantum master equation where the decoherence coefficients are directly obtained from bath correlation functions (BCFs), key properties of a non-Markovian environment that make the error mitigation algorithms environment-aware. We further establish a direct connection between the overall approximation error and sampling overhead of QEM and the spectral property of the environment. Numerical simulations performed on the spin-boson model further validate the efficacy of our approach.
• Abstract（参考訳）: QEM(Quantum error mitigation)は、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスのための追加のアンシラ量子ビットを必要とせずに、エラー抑制パラダイムとして考案された、現在の量子デバイス上で量子コンピューティングアルゴリズムの量子スピードアップを実現するための有望な道を示す。 しかし、以前の調査は主にマルコフの騒音に焦点を当てていた。 本稿では,非マルコフ雑音に対するQEMフレームワークにおける確率的誤差キャンセル(PEC)法を拡張した非マルコフ雑音除去法を提案する。 本稿では,バス相関関数(BCF)から直接デコヒーレンス係数を求める時間局所量子マスター方程式の導出について述べる。 さらに,全体の近似誤差とQEMのサンプリングオーバーヘッドと環境のスペクトル特性との直接接続を確立する。 スピンボソンモデルを用いて数値シミュレーションを行い,本手法の有効性を検証した。

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