論文の概要: Quantum Error Mitigation for Sampling Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.11285v1
• Date: Sun, 16 Feb 2025 22:00:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-18 14:10:18.876835
• Title: Quantum Error Mitigation for Sampling Algorithms
• Title（参考訳）: サンプリングアルゴリズムにおける量子エラー除去
• Authors: Kecheng Liu, Zhenyu Cai,
• Abstract要約: 本稿では,任意の量子誤差緩和手法を適用し,誤差低減出力分布を得るためのフレームワークを提案する。 また、この分布からサンプリングする方法を考案し、量子位相推定にQEM法を適用するための明示的なスキームを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.054316838380053
• License:
• Abstract: Recent experimental breakthroughs have signalled the imminent arrival of the early fault-tolerant era. However, for a considerable period in the foreseeable future, relying solely on quantum error correction for full error suppression will remain extremely challenging due to its substantial hardware overhead. Additional help from quantum error mitigation (QEM) is essential for bridging this gap towards achieving quantum advantage. The application of QEM has so far been restricted to expectation value estimation, leaving its extension to sampling-based algorithms -- which is expected to play a pivotal role in the early fault-tolerant era -- an unresolved challenge. In this work, we present a framework for applying any QEM techniques to obtain the error-mitigated output distribution, showing that this incurs no greater cost than estimating a single observable. We also devised a way to sample from this distribution and constructed an explicit scheme for applying any QEM methods to quantum phase estimation, which can be generalised to other sampling algorithms. Numerical experiments were conducted to validate the efficacy of these methods. We believe our methods significantly broaden the scope of QEM, extending its applicability to most algorithms of practical interest and forming a crucial step towards realising quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: 近年の実験的なブレークスルーは、早期耐故障時代の差し迫った到来を示唆している。 しかし、当面のかなりの期間は、完全なエラー抑制のために量子エラー補正のみに頼ることは、ハードウェアのオーバーヘッドがかなり大きいため、非常に難しいままである。 量子エラー軽減(QEM)のさらなる支援は、量子優位性を達成するためにこのギャップを埋めるのに不可欠である。 QEMの適用はこれまで、期待値の推定に制限されており、サンプリングベースのアルゴリズムへの拡張は、未解決の課題である早期フォールトトレラント時代において重要な役割を果たすと期待されている。 本研究では,QEM手法を適用して誤差低減出力分布を求める手法を提案する。 また、この分布からサンプリングする方法を考案し、QEM法を量子位相推定に適用するための明示的なスキームを構築し、他のサンプリングアルゴリズムに一般化した。 これらの手法の有効性を検証するため, 数値実験を行った。 我々は,本手法がQEMの範囲を大きく拡大し,実践的関心を持つほとんどのアルゴリズムに適用可能性を高め,量子優位性の実現に向けた重要なステップを形成すると信じている。

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