論文の概要: Error mitigation of shot-to-shot fluctuations in analog quantum simulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16509v1
• Date: Thu, 19 Jun 2025 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.20906
• Title: Error mitigation of shot-to-shot fluctuations in analog quantum simulators
• Title（参考訳）: アナログ量子シミュレータにおけるショット・ツー・ショット変動の誤差緩和
• Authors: Thomas Steckmann, De Luo, Yu-Xin Wang, Sean R. Muleady, Alireza Seif, Christopher Monroe, Michael J. Gullans, Alexey V. Gorshkov, Or Katz, Alexander Schuckert,
• Abstract要約: 本稿では,ハミルトニアンがシステムダイナミクスを制御しているパラメータのショット・ツー・ショット変動に対処する誤差軽減手法を提案する。 我々は、このショット・ツー・ショットノイズを増幅し、ゼロノイズ制限を外挿することで、現実的な雑音分布に対するノイズのない結果が復元されることを厳密に証明する。 数値解析により,現実的な条件下でのRydberg原子配列の有効多体コヒーレンス時間の大幅な向上を予測した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 46.54051337735883
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Analog quantum simulators have provided key insights into quantum many-body dynamics. However, in such systems, both coherent and incoherent errors limit their scalability, hindering simulations in regimes that challenge classical simulations. In this work, we introduce an error mitigation technique that addresses and effectively suppresses a key source of error in leading simulator platforms: shot-to-shot fluctuations in the parameters for the Hamiltonian governing the system dynamics. We rigorously prove that amplifying this shot-to-shot noise and extrapolating to the zero-noise limit recovers noiseless results for realistic noise distributions. Experimentally, we demonstrate this technique on a 27-ion trapped-ion quantum simulator, extending the two-qubit exchange oscillation lifetime threefold. Numerically, we predict a significant enhancement in the effective many-body coherence time for Rydberg atom arrays under realistic conditions. Our scheme provides a possible route towards extending the effective coherence time in analog quantum experiments, enabling deeper explorations of quantum many-body dynamics.
• Abstract（参考訳）: アナログ量子シミュレータは、量子多体力学に関する重要な洞察を与えている。 しかし、このようなシステムでは、コヒーレントなエラーと非コヒーレントなエラーの両方がスケーラビリティを制限し、古典的なシミュレーションに挑戦する体制におけるシミュレーションを妨げる。 本研究では,シミュレーションプラットフォームにおける重要なエラー源を効果的に抑制する誤差軽減手法を提案する。 我々は、このショット・ツー・ショットノイズを増幅し、ゼロノイズ制限を外挿することで、現実的な雑音分布に対するノイズのない結果が復元されることを厳密に証明する。 実験により、27イオントラップイオン量子シミュレータ上で、この手法を実証し、2量子交換発振寿命を3倍に拡張した。 数値解析により,現実的な条件下でのRydberg原子配列の有効多体コヒーレンス時間の大幅な向上を予測した。 我々の手法は、アナログ量子実験において効果的なコヒーレンス時間を拡張するための経路を提供し、量子多体ダイナミクスのより深い探索を可能にする。

関連論文リスト

• Exponentially Decaying Quantum Simulation Error with Noisy Devices [9.189340715455696]
  この研究は、雑音量子デバイスにおけるトロッターシミュレーション誤差の頑健さを体系的に特徴づける。 我々は,全シミュレーション精度を保証するため,トラッターステップの最適数とノイズ要件を導出する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-14T14:10:24Z)
• Quantum time dynamics mediated by the Yang-Baxter equation and artificial neural networks [3.9079297720687536]
  本研究では,ニューラルネットワーク(ANN)とYang-Baxter方程式(YBE)を用いた量子エラーの緩和手法について検討する。 ノイズ低減のためのANNとYBEを組み合わせてノイズデータを生成する新しい手法を開発した。 このアプローチは量子シミュレーションにおけるノイズを効果的に低減し、結果の精度を高める。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-30T15:50:06Z)
• Characterization of overparametrization in the simulation of realistic quantum systems [0.0]
  量子コンピューティングデバイスは、量子状態を作成し、他の量子システムをシミュレートするために、実験パラメータを例外的に制御する必要がある。 このような最適制御パラメータを見つけるために使用される古典的な最適化手順は、様々な学習様式を示すために理想化された設定で示されてきた。 この結果から,パラメーターアゼは環境からエントロピー効果を緩和し,その応用と短期量子デバイスにおける実験的実現の機会を提供することを示した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-10T19:00:16Z)
• Limitations of probabilistic error cancellation for open dynamics beyond sampling overhead [1.1864834557465163]
  確率的誤差キャンセルのような手法は、進化を有限時間ステップに離散化し、各時間ステップの後に緩和層を適用することに依存する。 これは、たとえエラー軽減が理想的に実装されたとしても、シミュレーション結果にトロッターのようなエラーを引き起こす可能性がある。 シミュレーション対象のユニタリ部,デバイスノイズ部,オープンダイナミックスのノイズ部との交換関係によって決定されることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-02T21:45:06Z)
• Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate Landau-Zener model [50.591267188664666]
  本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。 我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z)
• Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin systems with short-time dynamics [62.997667081978825]
  ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。 長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-03T18:00:02Z)
• Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the spin-boson model [68.8204255655161]
  量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。 変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。 量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z)
• Benchmarking a novel efficient numerical method for localized 1D Fermi-Hubbard systems on a quantum simulator [0.0]
  量子シミュレータは,多体系の力学に有効であることを示す。 我々は中性原子Fermi-Hubbard量子シミュレータと$L_textexpsimeq290$格子サイトを用いて、その性能をベンチマークする。 我々はスピン不均衡フェルミ・ハッバード系に対するブロッホ振動の相互作用の振舞いの簡単な予測を導出した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-13T16:03:11Z)
• Continuous-time dynamics and error scaling of noisy highly-entangling quantum circuits [58.720142291102135]
  最大21キュービットの雑音量子フーリエ変換プロセッサをシミュレートする。 我々は、デジタルエラーモデルに頼るのではなく、微視的な散逸過程を考慮に入れている。 動作中の消散機構によっては、入力状態の選択が量子アルゴリズムの性能に強い影響を与えることが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-08T14:55:44Z)
• Assessment of weak-coupling approximations on a driven two-level system under dissipation [58.720142291102135]
  我々は, 減散を伴うリウヴィル・ヴォン方程式(Liouville-von equation)と呼ばれる数値的正確かつ非摂動的手法を用いて, 駆動量子ビットについて検討した。 我々は、駆動された量子ビットの定常状態を予測する上で、リンドブラッド方程式の妥当性の規則をマップするために実験で用いられる計量を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-11T22:45:57Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。