論文の概要: On the Importance of Error Mitigation for Quantum Computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.17243v1
• Date: Fri, 21 Mar 2025 15:47:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-24 14:55:14.526414
• Title: On the Importance of Error Mitigation for Quantum Computation
• Title（参考訳）: 量子計算における誤り軽減の重要性について
• Authors: Dorit Aharonov, Ori Alberton, Itai Arad, Yosi Atia, Eyal Bairey, Zvika Brakerski, Itsik Cohen, Omri Golan, Ilya Gurwich, Oded Kenneth, Eyal Leviatan, Netanel H. Lindner, Ron Aharon Melcer, Adiel Meyer, Gili Schul, Maor Shutman,
• Abstract要約: 量子誤差緩和(Quantum error mitigation, EM)は、量子アルゴリズムにおけるノイズやデコヒーレンスの影響を除去または軽減するためのハイブリッド量子古典法の一種である。 最近の研究結果から、EMだけで指数量子優位性(QA)は実現できないことが示されている。 EMはQAを達成する上で重要な役割を果たすことが期待されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9688605155696157
• License:
• Abstract: Quantum error mitigation (EM) is a family of hybrid quantum-classical methods for eliminating or reducing the effect of noise and decoherence on quantum algorithms run on quantum hardware, without applying quantum error correction (EC). While EM has many benefits compared to EC, specifically that it requires no (or little) qubit overhead, this benefit comes with a painful price: EM seems to necessitate an overhead in quantum run time which grows as a (mild) exponent. Accordingly, recent results show that EM alone cannot enable exponential quantum advantages (QAs), for an average variant of the expectation value estimation problem. These works raised concerns regarding the role of EM in the road map towards QAs. We aim to demystify the discussion and provide a clear picture of the role of EM in achieving QAs, both in the near and long term. We first propose a clear distinction between finite QA and asymptotic QA, which is crucial to the understanding of the question, and present the notion of circuit volume boost, which we claim is an adequate way to quantify the benefits of EM. Using these notions, we can argue straightforwardly that EM is expected to have a significant role in achieving QAs. Specifically, that EM is likely to be the first error reduction method for useful finite QAs, before EC; that the first such QAs are expected to be achieved using EM in the very near future; and that EM is expected to maintain its important role in quantum computation even when EC will be routinely used - for as long as high-quality qubits remain a scarce resource.
• Abstract（参考訳）: 量子誤差緩和(Quantum error mitigation, EM)は、量子ハードウェア上で実行される量子アルゴリズムにおけるノイズやデコヒーレンスの影響を、量子エラー補正(Quantum error correct, EC)を適用することなく除去または低減するためのハイブリッド量子古典法の一種である。 EMはECと比較して多くの利点があるが、特に量子ビットオーバーヘッドを必要としない(またはほとんど)ため、この利点には苦しい価格が伴う:EMは(ミルド)指数として成長する量子実行時間においてオーバーヘッドを必要とするように見える。 したがって、近年の研究では、期待値推定問題の平均変種に対して、EMだけで指数量子優位性(QA)は実現できないことが示されている。 これらの研究は、QAに向けたロードマップにおけるEMの役割に関する懸念を提起した。 本稿は,QA達成におけるEMの役割を,近時・長期の両面から明確に示すことを目的としている。 まず, 有限QAと漸近QAとの明確な区別を提案し, EMの利点を定量化するための適切な方法であると主張する回路体積増強の概念を提示する。 これらの概念を用いることで、EMはQAを達成する上で重要な役割を担っていると直接論じることができる。 具体的には、EMは、EC以前の有用な有限QAに対する最初のエラー低減法であり、そのようなQAは、近い将来にEMを用いて達成されることが期待されている。

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