論文の概要: Clifford Volume and Free Fermion Volume: Complementary Scalable Benchmarks for Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.19413v1
• Date: Mon, 22 Dec 2025 14:12:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.781458
• Title: Clifford Volume and Free Fermion Volume: Complementary Scalable Benchmarks for Quantum Computers
• Title（参考訳）: Clifford Volume と Free Fermion Volume: 量子コンピュータのための補足的スケーラブルベンチマーク
• Authors: Attila Portik, Orsolya Kálmán, Thomas Monz, Zoltán Zimborás,
• Abstract要約: 我々は、ランダムなクリフォードとフリーフェルミオン演算の実行をテストすることにより、量子ハードウェアを評価する2つのベンチマーク、Clifford VolumeとFree Fermion Volumeを導入する。 本稿では,現実的な雑音パラメータをまたいだ広範囲な数値シミュレーションにより,これらのベンチマークの実現可能性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As quantum computing advances toward the late-NISQ and early fault-tolerant eras, scalable and platform-independent benchmarks are essential for quantifying computational capacity in a classically verifiable manner. We introduce two volumetric benchmarks, Clifford Volume and Free Fermion Volume, that assess quantum hardware by testing the execution of random Clifford and free fermion operations. These two groups of unitaries possess a combination of properties that make them ideal for benchmarking: (i) each is individually efficient to simulate classically, enabling verification at scale; (ii) together they form a universal gate set; (iii) they serve as essential algorithmic primitives in practical applications (including shadow tomography and quantum chemistry); and (iv) their definitions are formulated abstractly, without explicit reference to hardware-specific features such as qubit connectivity or native gate sets. This framework thus enables scalable and fair cross-platform comparisons and tracks meaningful computational advancement. We demonstrate the practical feasibility of these benchmarks through extensive numerical simulations across realistic noise parameters and through experimental validation on Quantinuum's H2-1 trapped-ion quantum computer, which achieves a Clifford Volume of 34.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングがNISQの後期と初期のフォールトトレラントの時代に向かって進むにつれ、スケーラブルでプラットフォームに依存しないベンチマークは古典的に検証可能な計算能力の定量化に不可欠である。 本稿では,ランダムなクリフォードとフリーフェルミオン演算の実行をテストすることによって,量子ハードウェアの評価を行う,Clifford VolumeとFree Fermion Volumeの2つのベンチマークを紹介する。 これら2つのユニタリ群は、ベンチマークに理想的なプロパティの組み合わせを持っている。 一 それぞれが個々に古典的にシミュレートし、大規模な検証を可能にすること。 (ii) 共同でユニバーサルゲートセットを形成する。 三 陰影トモグラフィー及び量子化学を含む)本質的なアルゴリズムプリミティブとして機能し、及び (iv)それらの定義は、qubit接続やネイティブゲートセットといったハードウェア固有の特徴に明示的に言及することなく、抽象的に定式化されている。 このフレームワークはスケーラブルで公平なクロスプラットフォーム比較を可能にし、意味のある計算の進歩を追跡する。 本稿では,現実的な雑音パラメータの広範な数値シミュレーションとQuantinuumのH2-1トラップイオン量子コンピュータの実験的検証により,Clifford Volumeの34。

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