論文の概要: Average-computation benchmarking for local expectation values in digital quantum devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18708v1
- Date: Thu, 24 Jul 2025 18:00:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-28 16:16:48.710975
- Title: Average-computation benchmarking for local expectation values in digital quantum devices
- Title（参考訳）: ディジタル量子デバイスにおける局所期待値の平均計算ベンチマーク
- Authors: Flavio Baccari, Pavel Kos, Georgios Styliaris,
- Abstract要約: 対象の計算をその変種と組み合わせ、平均化すると古典的に解ける相関関数を実現できるスキームを導入する。
この変種は、ゲートを古典的にシミュレート可能なセットに単純化することなく、回路構造と深さを正確に保存する。
平均計算期待値の推定には,限られた数の異なる回路の実現しか必要としないことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As quantum devices progress towards a quantum advantage regime, they become harder to benchmark. A particularly relevant challenge is to assess the quality of the whole computation, beyond testing the performance of each single operation. Here we introduce a scheme for this task that combines the target computation with variants of it, which, when averaged, allow for classically solvable correlation functions. Importantly, the variants exactly preserve the circuit architecture and depth, without simplifying the gates into a classically-simulable set. The method is based on replacing each gate by an ensemble of similar gates, which when averaged together form space-time channels [P. Kos and G. Styliaris, Quantum 7, 1020 (2023)]. We introduce explicit constructions for ensembles producing such channels, all applicable to arbitrary brickwork circuits, and provide a general recipe to find new ones through semidefinite programming. The resulting average computation retains important information about the original circuit and is able to detect noise beyond a Clifford benchmarking regime. Moreover, we provide evidence that estimating average-computation expectation values requires running only a limited number of different circuit realizations.
- Abstract（参考訳）: 量子デバイスが量子アドバンストレジームへと進むにつれ、ベンチマークが難しくなる。
特に関連する課題は、個々の演算のパフォーマンスをテストすること以外に、計算全体の品質を評価することである。
ここでは、対象の計算と変種を組み合わせ、平均化すると古典的に解ける相関関数を実現できるようなタスクのスキームを提案する。
重要なことは、ゲートを古典的にシミュレート可能なセットに単純化することなく、回路アーキテクチャと深さを正確に保存することである。
この手法は、各ゲートを同様のゲートのアンサンブルで置き換えることに基づいており、空間時間チャネル(P. Kos and G. Styliaris, Quantum 7, 1020 (2023))を平均的に形成する。
任意のブリックワーク回路に適用可能な,このようなチャネルを生成するアンサンブルの明示的な構成を導入し,半定値プログラミングにより新しいアンサンブルを見つけるための一般的なレシピを提供する。
結果として得られる平均計算は、元の回路に関する重要な情報を保持し、クリフォードベンチマークの枠を超えてノイズを検出することができる。
さらに、平均計算期待値の推定には、限られた数の異なる回路の実現しか必要としないことを示す。
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