論文の概要: A Useful Metric for the NISQ Era: Qubit Error Probability and Its Role in Zero Noise Extrapolation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10204v2
• Date: Fri, 04 Jul 2025 07:33:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-08 15:46:34.265543
• Title: A Useful Metric for the NISQ Era: Qubit Error Probability and Its Role in Zero Noise Extrapolation
• Title（参考訳）: NISQ時代の有用な指標:ビット誤差確率とゼロノイズ外挿における役割
• Authors: Nahual Sobrino, Unai Aseginolaza, Joaquim Jornet-Somoza, Juan Borge,
• Abstract要約: 本稿では,1キュービット当たりの1つの評価値に緩和,復調,ゲート,測定の寄与を組み合わせ,実行前に計算可能なデバイス固有の測定値であるqubit error probability (QEP)を提案する。 原回路が有限平均QEPを示すレジームでは、回路深さを拡大したZNEで達成可能なもの以外の観測可能な誤差を抑える。 これらの結果から,QEPは透過的かつ効率的な誤差測定であり,そのZNEへの統合は,現在の超伝導ハードウェアにおける信頼性向上への実践的な道筋を提供することが示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurate assessment and management of errors is indispensable for extracting useful results from noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. In this work, we propose the qubit error probability (QEP), a device specific metric that combines relaxation, dephasing, gate, and measurement contributions into a single per qubit figure of merit computable before execution. Leveraging QEP as the control variable, we revisit zero noise extrapolation (ZNE) by adding pairs of controlled native two-qubit gates on all connected qubit pairs to generate circuits with successively larger mean QEP; the zero error limit is then approximated by a linear regression of the measured observable against those values. Benchmarking on IBM Quantum Heron processors, we apply QEP guided ZNE to first order Trotterized simulations of the two dimensional transverse field Ising model, chosen as a representative interacting many body system, involving up to 68 qubits and 15 Trotter steps. In regimes where the raw circuits exhibit a finite mean QEP, the method suppresses observable errors beyond those attainable with circuit depth scaled ZNE, while requiring only three noise scaled evaluations and no additional classical post processing. These results demonstrate that QEP serves as a transparent and efficient error metric, and that its integration into ZNE provides a practical route to reliability gains on current superconducting hardware, without the resource costs associated with full quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスから有用な結果を取り出すためには、エラーの正確な評価と管理が不可欠である。 そこで本研究では,ゆるみ,強調,ゲート,測定のコントリビューションを,実行前に計算可能な1キュービット当たりの有益な1つの図形に組み合わせた,デバイス固有の測定基準であるqubit error probability (QEP)を提案する。 QEPを制御変数として利用し、全ての連結量子ビット対に制御された2量子ビットゲートのペアを追加して、連続的に大きいQEPの回路を生成することにより、ゼロノイズ外挿(ZNE)を再検討し、その値に対して測定された可観測値の線形回帰によってゼロ誤差限界を近似する。 IBM Quantum Heronプロセッサをベンチマークし、QEPガイド付きZNEを2次元横フィールドIsingモデルの1次トロッター化シミュレーションに適用し、最大68量子ビットと15個のトロッターステップを含む多くのボディシステムと相互作用する代表として選択した。 原回路が有限平均QEPを示すレジームでは、回路深度をスケールしたZNEで達成可能なもの以外の観測可能な誤差を抑えつつ、3つのノイズスケール評価と古典的ポスト処理を必要としない。 これらの結果から,QEPは透過的かつ効率的な誤差計量であり,そのZNEへの統合は,完全量子誤差補正に伴うリソースコストを伴わずに,現在の超伝導ハードウェア上での信頼性向上への実践的な経路を提供することを示した。

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