Post-selection-free Preparation Of High-quality Physical Qubits

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Ben Barber, Neil I. Gillespie og JM Taylor

Riverlane, Cambridge, Storbritannien

Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Hurtigt forbedring af gate-fidelities for kohærente operationer betyder, at fejl i tilstandsforberedelse og -måling (SPAM) kan blive en dominerende fejlkilde for fejltolerant drift af kvantecomputere. Dette er især akut i superledende systemer, hvor afvejninger i måletroskab og qubit-levetider har begrænset samlet ydeevne. Heldigvis muliggør den grundlæggende klassiske karakter af forberedelse og måling en lang række teknikker til forbedring af kvaliteten ved hjælp af hjælpequbits kombineret med klassisk kontrol og eftervalg. I praksis komplicerer efterudvælgelsen imidlertid i høj grad planlægningen af processer såsom syndromekstraktion. Her præsenterer vi en familie af kvantekredsløb, der forbereder |0$rangle$-tilstande af høj kvalitet uden eftervalg, i stedet for at bruge CNOT- og Toffoli-porte til ikke-lineært at permutere beregningsgrundlaget. Vi finder betydningsfulde ydeevneforbedringer, når to-qubit gate-troskabsfejl går under 0.2 %, og endnu bedre ydeevne, når native Toffoli-gates er tilgængelige.

Post-selection-free preparation of high-quality physical qubits PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

► BibTeX-data

@article{Barber2023postselectionfree, doi = {10.22331/q-2023-05-04-994}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-05-04-994}, title = {Post- valgfri forberedelse af fysiske qubits af høj kvalitet}, forfatter = {Barber, Ben og Gillespie, Neil I. og Taylor, JM}, tidsskrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, udgiver = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, bind = {7}, sider = {994}, måned = maj, år = {2023} }

► Referencer

[1] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell, et al. Kvanteoverlegenhed ved hjælp af en programmerbar superledende processor. Nature, 574 (7779): 505-510, 2019. 10.1038/s41586-019-1666-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5

[2] Jacob Z. Blumoff, Andrew S. Pan, Tyler E. Keating, Reed W. Andrews, David W. Barnes, Teresa L. Brecht, Edward T. Croke, Larken E. Euliss, Jacob A. Fast, Clayton AC Jackson, Aaron M. Jones, Joseph Kerckhoff, Robert K. Lanza, Kate Raach, Bryan J. Thomas, Roland Velunta, Aaron J. Weinstein, Thaddeus D. Ladd, Kevin Eng, Matthew G. Borselli, Andrew T. Hunter og Matthew T. Rakher. Hurtig og pålidelig tilstandsforberedelse og måling i triple-quantum-dot spin qubits. PRX Quantum, 3: 010352, marts 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010352. URL https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010352.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010352

[3] P. Oscar Boykin, Tal Mor, Vwani Roychowdhury, Farrokh Vatan og Rutger Vrijen. Algoritmisk køling og skalerbare NMR kvantecomputere. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99 (6): 3388–3393, 2002. 10.1073/pnas.241641898.
https:///doi.org/10.1073/pnas.241641898

[4] Gilles Brassard, Yuval Elias, Tal Mor og Yossi Weinstein. Udsigter og begrænsninger af algoritmisk køling. The European Physical Journal Plus, 129 (11): 1-16, 2014. 10.1140/epjp/i2014-14258-0.
https:///doi.org/10.1140/epjp/i2014-14258-0

[5] SM Brewer, J.-S. Chen, AM Hankin, ER Clements, CW Chou, DJ Wineland, DB Hume og DR Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ kvantelogisk ur med en systematisk usikkerhed under ${10}^{{-}18}$. Phys. Rev. Lett., 123: 033201, jul 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.033201. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201

[6] Benjamin Desef. Yquant: Indstilling af kvantekredsløb i et sprog, der kan læses af mennesker. 2020. 10.48550/ARXIV.2007.12931. URL https:///arxiv.org/abs/2007.12931. arXiv:2007.12931.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2007.12931
arXiv: 2007.12931

[7] John D. Dixon og Brian Mortimer. Permutationsgrupper. Springer, New York, NY, 1996. 10.1007/978-1-4612-0731-3.
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0731-3

[8] Salvatore S. Ældste, Christopher S. Wang, Philip Reinhold, Connor T. Hann, Kevin S. Chou, Brian J. Lester, Serge Rosenblum, Luigi Frunzio, Liang Jiang og Robert J. Schoelkopf. High-fidelity-måling af qubits kodet i multi-level superledende kredsløb. Phys. Rev. X, 10: 011001, januar 2020. 10.1103/PhysRevX.10.011001. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011001.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011001

[9] Yuval Elias, Tal Mor og Yossi Weinstein. Semioptimal praktisk algoritmisk køling. Phys. Rev. A, 83: 042340, april 2011. 10.1103/PhysRevA.83.042340. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.83.042340.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.83.042340

[10] Alexander Erhard, Joel J. Wallman, Lukas Postler, Michael Meth, Roman Stricker, Esteban A. Martinez, Philipp Schindler, Thomas Monz, Joseph Emerson og Rainer Blatt. Karakterisering af kvantecomputere i stor skala via cyklusbenchmarking. Nature Communications, 10 (1): 1-7, 2019. 10.1038/s41467-019-13068-7.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13068-7

[11] José M. Fernandez, Seth Lloyd, Tal Mor og Vwani Roychowdhury. Algoritmisk køling af spins: En praktisk metode til at øge polarisering. International Journal of Quantum Information, 02 (04): 461–477, 2004. 10.1142/S0219749904000419. URL https://doi.org/10.1142/S0219749904000419.
https:///doi.org/10.1142/S0219749904000419

[12] David Gajewski. Analyse af grupper genereret af Quantum Gates. Ph.d.-afhandling, University of Toledo, 2009.

[13] Michael R. Geller og Mingyu Sun. Mod effektiv korrektion af multiqubit målefejl: parkorrelationsmetode. Quantum Science and Technology, 6 (2): 025009, feb 2021. 10.1088/2058-9565/abd5c9. URL https://doi.org/10.1088/2058-9565/abd5c9.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/abd5c9

[14] Rebecca Hicks, Bryce Kobrin, Christian W. Bauer og Benjamin Nachman. Aktiv afhjælpning af udlæsningsfejl. Phys. Rev. A, 105: 012419, januar 2022. 10.1103/PhysRevA.105.012419. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.012419.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.012419

[15] DB Hume, T. Rosenband og DJ Wineland. High-fidelity adaptiv qubit-detektion gennem gentagne kvante-ikke-nedrivningsmålinger. Phys. Rev. Lett., 99: 120502, sep. 2007. 10.1103/PhysRevLett.99.120502. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.120502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.120502

[16] IBM. Hæver sig over støjen: Kvantebegrænsede forstærkere giver mulighed for udlæsning af IBM-kvantesystemer. IBM Research Blog, januar 2020. URL https:///www.ibm.com/blogs/research/2020/01/quantum-limited-amplifiers/. https:///www.ibm.com/blogs/research/2020/01/quantum-limited-amplifiers/.
https:///www.ibm.com/blogs/research/2020/01/quantum-limited-amplifiers/

[17] L. Jiang, JS Hodges, JR Maze, P. Maurer, JM Taylor, DG Cory, PR Hemmer, RL Walsworth, A. Yacoby, AS Zibrov og MD Lukin. Gentagen udlæsning af et enkelt elektronisk spin via kvantelogik med nukleare spin-ancillae. Science, 326 (5950): 267-272, 2009. 10.1126/science.1176496. URL https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1176496.
https://doi.org/10.1126/science.1176496

[18] Raymond Laflamme, Junan Lin og Tal Mor. Algoritmisk køling til løsning af tilstandsforberedelse og målefejl i kvanteberegning. Physical Review A, 106 (1): 012439, 2022. 10.1103/PhysRevA.106.012439.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.106.012439

[19] Ilya N. Moskalenko, Ilya A. Simakov, Nikolay N. Abramov, Alexander A. Grigorev, Dmitry O. Moskalev, Anastasiya A. Pishchimova, Nikita S. Smirnov, Evgeniy V. Zikiy, Ilya A. Rodionov og Ilya S. Besedin . High fidelity to-qubit-gates på fluxoniums ved hjælp af en afstembar kobler. npj Quantum Information, 8 (1): 130, 2022. 10.1038/s41534-022-00644-x.
https:///doi.org/10.1038/s41534-022-00644-x

[20] A. Opremcak, CH Liu, C. Wilen, K. Okubo, BG Christensen, D. Sank, TC White, A. Vainsencher, M. Giustina, A. Megrant, B. Burkett, BLT Plourde og R. McDermott. High-fidelity-måling af en superledende qubit ved hjælp af en on-chip mikrobølgefotontæller. Phys. Rev. X, 11: 011027, feb 2021. 10.1103/PhysRevX.11.011027. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011027.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011027

[21] Riverlane. Kildekode og data bag dette papir. Github, august 2022. URL https:///github.com/riverlane/purification-without-post-selection. https:///github.com/riverlane/purification-without-post-selection.
https:///github.com/riverlane/purification-without-post-selection

[22] Leonard J. Schulman og Umesh V. Vazirani. Varmemotorer i molekylær skala og skalerbar kvanteberegning. I Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC '99, side 322-329, New York, NY, USA, 1999. Association for Computing Machinery. ISBN 1581130678. 10.1145/301250.301332. URL https://doi.org/10.1145/301250.301332.
https:///doi.org/10.1145/301250.301332

[23] Youngkyu Sung, Leon Ding, Jochen Braumüller, Antti Vepsäläinen, Bharath Kannan, Morten Kjaergaard, Ami Greene, Gabriel O. Samach, Chris McNally, David Kim, Alexander Melville, Bethany M. Niedzielski, Mollie E. Schwartz, Jonilyn L. Yoder, Terry P. Orlando, Simon Gustavsson og William D. Oliver. Realisering af high-fidelity CZ- og ZZ-fri iSWAP-porte med en afstembar kobler. Phys. Rev. X, 11: 021058, juni 2021. 10.1103/PhysRevX.11.021058. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021058.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021058

[24] Yasunari Suzuki, Suguru Endo, Keisuke Fujii og Yuuki Tokunaga. Kvantefejlreduktion som en universel fejlreduktionsteknik: Anvendelser fra NISQ til de fejltolerante kvantecomputere. PRX Quantum, 3: 010345, marts 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010345. URL https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010345.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010345

[25] Kristan Temme, Sergey Bravyi og Jay M. Gambetta. Fejlreduktion for kvantekredsløb med kort dybde. Phys. Rev. Lett., 119: 180509, nov 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.180509. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.180509.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.180509

[26] Ye Wang, Stephen Crain, Chao Fang, Bichen Zhang, Shilin Huang, Qiyao Liang, Pak Hong Leung, Kenneth R. Brown og Jungsang Kim. High-fidelity to-qubit-gates ved hjælp af et mikroelektromekanisk-system-baseret strålestyringssystem til individuel qubit-adressering. Phys. Rev. Lett., 125: 150505, oktober 2020. 10.1103/PhysRevLett.125.150505. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.150505.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.150505

[27] Kenneth Wright, Kristin M. Beck, Sea Debnath, JM Amini, Y. Nam, N. Grzesiak, J.-S. Chen, NC Pisenti, M. Chmielewski, C. Collins, et al. Benchmarking af en 11-qubit kvantecomputer. Nature Communications, 10 (1): 1-6, 2019. 10.1038/s41467-019-13534-2.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13534-2

[28] Wenchao Xu, Aditya V. Venkatramani, Sergio H. Cantú, Tamara Šumarac, Valentin Klüsener, Mikhail D. Lukin og Vladan Vuletić. Hurtig forberedelse og påvisning af en Rydberg qubit ved hjælp af atomare ensembler. Phys. Rev. Lett., 127: 050501, juli 2021. 10.1103/PhysRevLett.127.050501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501

Citeret af

[1] Adam Kinos og Klaus Mølmer, "Optiske multiqubit-portoperationer på et excitationsblokeret atomisk kvanteregister", Physical Review Research 5 1, 013205 (2023).

Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2023-05-06 00:27:38). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.

On Crossrefs citeret af tjeneste ingen data om at citere værker blev fundet (sidste forsøg 2023-05-06 00:27:36).

Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.

SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
Udmøntning af fremtiden med Adryenn Ashley. Adgang her.
Køb og sælg aktier i PRE-IPO-virksomheder med PREIPO®. Adgang her.
Kilde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-04-994/

Tidsstempel: Maj 4, 2023

Efterudvalgsfri forberedelse af fysiske qubits af høj kvalitet

Genudgivet af Platon

Abstrakt

► BibTeX-data

► Referencer

Citeret af

Mere fra Quantum Journal

Udvinding af ergotropi: fri energi bundet og anvendelse på motorer med åben cyklus

Inkompatibilitet af kvanteinstrumenter

Abstraqt: Analyse af kvantekredsløb via abstrakt stabilisatorsimulering

Kontinuerlig-variabel sammenfiltring gennem centrale kræfter: Anvendelse på tyngdekraft mellem kvantemasser

Hybridiserede metoder til kvantesimulering i interaktionsbilledet

Topologiske fejlkorrigerende processer fra fikspunktsvejintegraler

Sammensat sikker enhedsuafhængig kryptering med certificeret sletning

Energibesparelse og fluktuationssætning er uforenelige for kvantearbejde

TensorCircuit: en Quantum Software Framework for NISQ-æraen

Om os

Vertikal søgning & Ai

perron

Stay Connected

Konto