Προετοιμασία Φυσικών Qubits υψηλής ποιότητας μετά την επιλογή

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Ben Barber, Neil I. Gillespie και JM Taylor

Riverlane, Cambridge, Ηνωμένο Βασίλειο

Βρείτε αυτό το άρθρο ενδιαφέρουσα ή θέλετε να συζητήσετε; Scite ή αφήστε ένα σχόλιο για το SciRate.

Περίληψη

Η ταχεία βελτίωση της πιστότητας πύλης για συνεκτικές λειτουργίες σημαίνει ότι τα σφάλματα στην προετοιμασία και τη μέτρηση κατάστασης (SPAM) μπορεί να γίνουν κυρίαρχη πηγή σφαλμάτων για τη λειτουργία κβαντικών υπολογιστών με ανοχή σε σφάλματα. Αυτό είναι ιδιαίτερα έντονο στα υπεραγώγιμα συστήματα, όπου οι ανταλλαγές στην πιστότητα μέτρησης και στη διάρκεια ζωής του qubit έχουν περιορισμένη συνολική απόδοση. Ευτυχώς, η ουσιαστικά κλασική φύση της προετοιμασίας και της μέτρησης επιτρέπει μια μεγάλη ποικιλία τεχνικών για τη βελτίωση της ποιότητας χρησιμοποιώντας βοηθητικά qubits σε συνδυασμό με τον κλασικό έλεγχο και τη μετα-επιλογή. Στην πράξη, ωστόσο, η μετα-επιλογή περιπλέκει πολύ τον προγραμματισμό διαδικασιών όπως η εξαγωγή συνδρόμου. Εδώ παρουσιάζουμε μια οικογένεια κβαντικών κυκλωμάτων που προετοιμάζουν καταστάσεις υψηλής ποιότητας |0$rangle$ χωρίς μετα-επιλογή, αντί να χρησιμοποιούν τις πύλες CNOT και Toffoli για να μεταθέσουν μη γραμμικά την υπολογιστική βάση. Βρίσκουμε σημαντικές βελτιώσεις απόδοσης όταν τα σφάλματα πιστότητας πύλης δύο qubit πέφτουν κάτω από 0.2%, και ακόμη καλύτερη απόδοση όταν είναι διαθέσιμες οι εγγενείς πύλες Toffoli.

Προετοιμασία χωρίς μετα-επιλογή φυσικών qubits υψηλής ποιότητας PlatoBlockchain Data Intelligence. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

► Δεδομένα BibTeX

@article{Barber2023postselectionfree, doi = {10.22331/q-2023-05-04-994}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-05-04-994}, τίτλος = {Post- προετοιμασία χωρίς επιλογή φυσικών qubits υψηλής ποιότητας}, συγγραφέας = {Barber, Ben and Gillespie, Neil I. and Taylor, JM}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, εκδότης = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, τόμος = {7}, σελίδες = {994}, μήνας = Μάιος, έτος = {2023} }

► Αναφορές

[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. Κβαντική υπεροχή χρησιμοποιώντας προγραμματιζόμενο υπεραγώγιμο επεξεργαστή. 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 και Matthew T. Rakher. Γρήγορη και υψηλής πιστότητας προετοιμασία και μέτρηση κατάστασης σε qubits τριπλής κβαντικής κουκκίδας. PRX Quantum, 3: 010352, Μάρτιος 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 και Rutger Vrijen. Αλγοριθμική ψύξη και κλιμακωτοί κβαντικοί υπολογιστές NMR. 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 και Yossi Weinstein. Προοπτικές και περιορισμοί αλγοριθμικής ψύξης. 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 και DR Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ ρολόι κβαντικής λογικής με συστηματική αβεβαιότητα κάτω από ${10}^{{-}18}$. Phys. Rev. Lett., 123: 033201, Ιούλιος 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.033201. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.033201

[6] Μπέντζαμιν Ντεσέφ. Yquant: στοιχειοθέτηση κβαντικών κυκλωμάτων σε γλώσσα αναγνώσιμη από τον άνθρωπο. 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 και Brian Mortimer. Ομάδες μετάθεσης. Springer, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη, 1996. 10.1007/978-1-4612-0731-3.
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0731-3

[8] Salvatore S. Elder, Christopher S. Wang, Philip Reinhold, Connor T. Hann, Kevin S. Chou, Brian J. Lester, Serge Rosenblum, Luigi Frunzio, Liang Jiang και Robert J. Schoelkopf. Μέτρηση υψηλής πιστότητας qubits που κωδικοποιούνται σε υπεραγώγιμα κυκλώματα πολλαπλών επιπέδων. Phys. Αναθ. X, 10: 011001, Ιαν 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 και Yossi Weinstein. Ημιβέλτιστη πρακτική αλγοριθμική ψύξη. Phys. Rev. A, 83: 042340, Apr 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 και Rainer Blatt. Χαρακτηρισμός κβαντικών υπολογιστών μεγάλης κλίμακας μέσω συγκριτικής αξιολόγησης κύκλων. 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 και Vwani Roychowdhury. Αλγοριθμική ψύξη περιστροφών: Μια πρακτική μέθοδος για την αύξηση της πόλωσης. 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] Ντέιβιντ Γκαγιέφσκι. Ανάλυση Ομάδων που Δημιουργήθηκαν από Quantum Gates. Διδακτορική διατριβή, Πανεπιστήμιο του Τολέδο, 2009.

[13] Michael R. Geller και Mingyu Sun. Προς την αποτελεσματική διόρθωση των σφαλμάτων μέτρησης πολλαπλών qubit: μέθοδος συσχέτισης ζευγών. Quantum Science and Technology, 6 (2): 025009, Φεβ 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 και Benjamin Nachman. Ενεργός μετριασμός σφαλμάτων ανάγνωσης. Phys. Rev. A, 105: 012419, Ιαν 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 και DJ Wineland. Προσαρμοστική ανίχνευση qubit υψηλής πιστότητας μέσω επαναλαμβανόμενων μετρήσεων κβαντικής μη κατεδάφισης. Phys. Rev. Lett., 99: 120502, Σεπ 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. Αυξάνεται πάνω από το θόρυβο: Οι ενισχυτές με κβαντικό περιορισμό ενισχύουν την ανάγνωση των κβαντικών συστημάτων της IBM. Ιστολόγιο IBM Research, Ιαν 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 και MD Lukin. Επαναλαμβανόμενη ανάγνωση μιας απλής ηλεκτρονικής περιστροφής μέσω κβαντικής λογικής με πυρηνικά 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 και Tal Mor. Αλγοριθμική ψύξη για την επίλυση σφαλμάτων προετοιμασίας κατάστασης και μέτρησης στον κβαντικό υπολογισμό. 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 και Ilya S. Besedin . Πύλες υψηλής πιστότητας δύο qubit σε fluxonium χρησιμοποιώντας έναν συντονιζόμενο ζεύκτη. 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 και R. McDermott. Μέτρηση υψηλής πιστότητας υπεραγώγιμου qubit χρησιμοποιώντας μετρητή φωτονίων μικροκυμάτων στο τσιπ. Phys. Αναθ. X, 11: 011027, Φεβ 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. Πηγαίος κώδικας και δεδομένα πίσω από αυτό το έγγραφο. Github, Αύγουστος 2022. Διεύθυνση 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 και Umesh V. Vazirani. Θερμικές μηχανές μοριακής κλίμακας και κλιμακωτοί κβαντικοί υπολογισμοί. In Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC '99, σελίδα 322–329, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη, ΗΠΑ, 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, Joderni Terry P. Orlando, Simon Gustavsson και William D. Oliver. Πραγματοποίηση πυλών iSWAP υψηλής πιστότητας CZ και ZZ-free με ρυθμιζόμενο ζεύκτη. Phys. Rev. X, 11: 021058, Jun 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 και Yuuki Tokunaga. Ο μετριασμός κβαντικού σφάλματος ως καθολική τεχνική μείωσης σφαλμάτων: Εφαρμογές από το NISQ στις ανεκτικές σε σφάλματα εποχές κβαντικών υπολογιστών. PRX Quantum, 3: 010345, Μαρ 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 και Jay M. Gambetta. Μετριασμός σφαλμάτων για κβαντικά κυκλώματα μικρού βάθους. Phys. Rev. Lett., 119: 180509, Νοέμβριος 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 και Jungsang Kim. Πύλες δύο qubit υψηλής πιστότητας που χρησιμοποιούν ένα σύστημα διεύθυνσης δέσμης βασισμένο σε μικροηλεκτρομηχανικό σύστημα για μεμονωμένες διευθύνσεις qubit. Phys. Rev. Lett., 125: 150505, Οκτ 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, Μ. Chmielewski, C. Collins, et αϊ. Συγκριτική αξιολόγηση ενός κβαντικού υπολογιστή 11 qubit. 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 και Vladan Vuletić. Γρήγορη προετοιμασία και ανίχνευση ενός qubit Rydberg με χρήση ατομικών συνόλων. Phys. Rev. Lett., 127: 050501, Ιούλιος 2021. 10.1103/PhysRevLett.127.050501. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.050501

Αναφέρεται από

[1] Adam Kinos και Klaus Mølmer, «Οπτικές λειτουργίες πύλης πολλαπλών qubit σε έναν αποκλεισμένο από διέγερση ατομικό κβαντικό καταχωρητή», Έρευνα Φυσικής Επισκόπησης 5 1, 013205 (2023).

Οι παραπάνω αναφορές είναι από SAO / NASA ADS (τελευταία ενημέρωση επιτυχώς 2023-05-06 00:27:38). Η λίστα μπορεί να είναι ελλιπής, καθώς δεν παρέχουν όλοι οι εκδότες τα κατάλληλα και πλήρη στοιχεία αναφοράς.

On Η υπηρεσία παραπομπής του Crossref δεν βρέθηκαν δεδομένα σχετικά με την αναφορά έργων (τελευταία προσπάθεια 2023-05-06 00:27:36).

Αυτό το Βιβλίο δημοσιεύεται στο Quantum στο πλαίσιο του Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής (CC BY 4.0) άδεια. Τα πνευματικά δικαιώματα παραμένουν στους κατόχους των πρωτότυπων δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας όπως οι δημιουργοί ή τα ιδρύματά τους

SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
Αγορά και πώληση μετοχών σε εταιρείες PRE-IPO με το PREIPO®. Πρόσβαση εδώ.
πηγή: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-04-994/

Σφραγίδα ώρας: 4 Μαΐου 2023

Σφραγίδα ώρας: 25 Μαρτίου, 2024

Κβαντικοί αλγόριθμοι από θεωρήματα διακυμάνσεων: Προετοιμασία θερμικής κατάστασης

Quantum Journal

Κόμβος πηγής: 1947720

Σφραγίδα ώρας: 13 Φεβρουαρίου 2024

Προετοιμασία φυσικών qubits υψηλής ποιότητας χωρίς μετά την επιλογή

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Περίληψη

► Δεδομένα BibTeX

► Αναφορές

Αναφέρεται από

Περισσότερα από Quantum Journal

Μια ανασκόπηση και αναδιατύπωση του μακροσκοπικού ρεαλισμού: επίλυση των ελλείψεων του χρησιμοποιώντας το πλαίσιο γενικευμένων πιθανολογικών θεωριών

Καθαρές μη Μαρκοβιανές εξελίξεις

Αποτελεσματική έναντι της θεωρίας Floquet για τον παραμετρικό ταλαντωτή Kerr

Κβαντικοί αλγόριθμοι από θεωρήματα διακυμάνσεων: Προετοιμασία θερμικής κατάστασης

Ποσοτικοποίηση φερμιονικών αλληλεπιδράσεων από την παραβίαση του θεωρήματος του Wick

Κωδικοί προϊόντων Quantum XYZ

Ισχυρή αραιή δειγματοληψία IQP σε σταθερό βάθος

Προσαρμοστική μεταβλητή προσομοίωση για ανοιχτά κβαντικά συστήματα

Σχετικά με μας

Κάθετη αναζήτηση & Ai

Πλατφόρμα

Μείνετε συνδεδεμένοι

Λογαριασμός