論文の概要: Easier randomizing gates provide more accurate fidelity estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.24744v1
• Date: Wed, 31 Dec 2025 09:32:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-01 23:27:28.616568
• Title: Easier randomizing gates provide more accurate fidelity estimation
• Title（参考訳）: より容易なランダム化ゲートはより正確な忠実度推定を提供する
• Authors: Debankan Sannamoth, Kristine Boone, Arnaud Carignan-Dugas, Akel Hashim, Irfan Siddiqi, Karl Mayer, Joseph Emerson,
• Abstract要約: 我々は、インターリーブドランダム化ベンチマーク(IRB)の標準手法により、インターリーブドゲートの誤差に対して、高精度で物理的に不可能な推定値が得られることを示した。 また,単一キュービットのパウリゲートでランダム化を行うサイクルベンチマークを用いて行ったインターリーブベンチマークにより,系統的不確実性を劇的に低減することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1759008116536278
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurate benchmarking of quantum gates is crucial for understanding and enhancing the performance of quantum hardware. A standard method for this is interleaved benchmarking, a technique which estimates the error on an interleaved target gate by comparing cumulative error rates of randomized sequences implemented with the interleaved gate and without it. In this work, we show both numerically and experimentally that the standard approach of interleaved randomized benchmarking (IRB), which uses the multi-qubit Clifford group for randomization, can produce highly inaccurate and even physically impossible estimates for the error on the interleaved gate in the presence of coherent errors. Fortunately we also show that interleaved benchmarking performed with cycle benchmarking, which randomizes with single qubit Pauli gates, provides dramatically reduced systematic uncertainty relative to standard IRB, and further provides as host of additional benefits including data reusability. We support our conclusions with a theoretical framework for bounding systematic errors, extensive numerical results comparing a range of interleaved protocols under fixed resource costs, and experimental demonstrations on three quantum computing platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子ゲートの正確なベンチマークは、量子ハードウェアの性能の理解と向上に不可欠である。 この方法の標準的な方法はインターリーブド・ベンチマーク(Interleaved benchmarking)であり、インターリーブド・ゲートで実装されたランダム化シーケンスの累積誤差率を比較して、インターリーブド・ターゲットゲート上の誤差を推定する手法である。 本研究では,複数ビットのクリフォード群をランダム化に用いたインターリーブドランダム化ベンチマーク(IRB)の標準手法が,コヒーレントエラー発生時のインターリーブドゲート上の誤差に対して,高精度かつ物理的に不可能な推定値が得られることを数値的および実験的に示す。 幸いなことに、単一キュービットのパウリゲートでランダム化を行うサイクルベンチマークによるインターリーブベンチマークは、標準IRBに対する系統的不確実性を劇的に低減し、さらにデータ再利用性などの付加的なメリットを提供する。 我々は,体系的エラー境界の理論的枠組み,固定資源コスト下でのインターリーブプロトコルの範囲の比較,および3つの量子コンピューティングプラットフォーム上での実験的な実演により,その結論を支持した。

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