Laadukkaiden fyysisten Qubittien valmistus ilman valintaa

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Ben Barber, Neil I. Gillespie ja JM Taylor

Riverlane, Cambridge, Iso-Britannia

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Nopeasti parantuva koherenttien toimintojen portin tarkkuus tarkoittaa, että tilan valmistelun ja mittauksen (SPAM) virheistä voi tulla hallitseva virhelähde kvanttitietokoneiden vikasietoisessa toiminnassa. Tämä on erityisen akuuttia suprajohtavissa järjestelmissä, joissa mittaustarkkuuden ja kubittien käyttöiän kompromissit ovat rajalliset. Onneksi valmistuksen ja mittauksen pohjimmiltaan klassinen luonne mahdollistaa laajan valikoiman tekniikoita laadun parantamiseksi käyttämällä apukubiteja yhdistettynä klassiseen ohjaukseen ja jälkivalintaan. Käytännössä jälkivalinta vaikeuttaa kuitenkin suuresti prosessien, kuten oireyhtymän poistamisen, ajoittamista. Tässä esittelemme kvanttipiirejä, jotka valmistelevat korkealaatuisia |0$rangle$-tiloja ilman jälkivalintaa, sen sijaan käyttämällä CNOT- ja Toffoli-portteja laskennallisen perustan epälineaariseen permutointiin. Löydämme mielekkäitä suorituskyvyn parannuksia, kun kahden qubitin portin tarkkuuden virheet laskevat alle 0.2 %, ja vielä paremman suorituskyvyn, kun alkuperäisiä Toffoli-portteja on saatavilla.

Laadukkaiden fyysisten qubittien jälkivalintaton valmistelu PlatoBlockchain Data Intelligence. Pystysuuntainen haku. Ai.

► BibTeX-tiedot

@article{Parturi2023postselectionfree, doi = {10.22331/q-2023-05-04-994}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-05-04-994}, otsikko = {Post- valinnaton korkealaatuisten fyysisten qubittien valmistus}, kirjoittaja = {Barber, Ben ja Gillespie, Neil I. ja Taylor, JM}, lehti = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, kustantaja = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volyymi = {7}, sivut = {994}, kuukausi = toukokuu, vuosi = {2023} }

► Viitteet

[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 ai. Kvanttiylivalta ohjelmoitavalla suprajohtavalla prosessorilla. 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 ja Matthew T. Rakher. Nopea ja tarkka tilan valmistelu ja mittaus kolminkertaisen kvanttipisteen spin-kubiteissa. PRX Quantum, 3: 010352, maaliskuu 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010352. URL-osoite 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 ja Rutger Vrijen. Algoritminen jäähdytys ja skaalautuvat NMR-kvanttitietokoneet. 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 ja Yossi Weinstein. Algoritmisen jäähdytyksen näkymät ja rajoitukset. 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 ja DR Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ kvanttiloginen kello, jonka systemaattinen epävarmuus on alle ${10}^{{-}18}$. Phys. Rev. Lett., 123: 033201, heinäkuu 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.033201. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.033201

[6] Benjamin Desef. Yquant: Kvanttipiirien ladonta ihmisen luettavalla kielellä. 2020. 10.48550/ARXIV.2007.12931. URL-osoite https:///arxiv.org/abs/2007.12931. arXiv:2007.12931.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2007.12931
arXiv: 2007.12931

[7] John D. Dixon ja Brian Mortimer. Permutaatioryhmät. 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. Elder, Christopher S. Wang, Philip Reinhold, Connor T. Hann, Kevin S. Chou, Brian J. Lester, Serge Rosenblum, Luigi Frunzio, Liang Jiang ja Robert J. Schoelkopf. Monitasoisiin suprajohtaviin piireihin koodattujen kubittien korkean tarkkuuden mittaus. Phys. Rev. X, 10: 011001, tammikuu 2020. 10.1103/PhysRevX.10.011001. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011001

[9] Yuval Elias, Tal Mor ja Yossi Weinstein. Puolioptimaalinen käytännöllinen algoritminen jäähdytys. Phys. Rev. A, 83: 042340, huhtikuu 2011. 10.1103/PhysRevA.83.042340. URL-osoite 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 ja Rainer Blatt. Suuren mittakaavan kvanttitietokoneiden karakterisointi syklien benchmarkingin avulla. 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 ja Vwani Roychowdhury. Spinien algoritminen jäähdytys: Käytännöllinen menetelmä polarisaation lisäämiseen. International Journal of Quantum Information, 02 (04): 461–477, 2004. 10.1142/S0219749904000419. URL-osoite https:///doi.org/10.1142/S0219749904000419.
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749904000419

[12] David Gajewski. Kvanttiporttien luomien ryhmien analyysi. Väitöskirja, Toledon yliopisto, 2009.

[13] Michael R. Geller ja Mingyu Sun. Kohti monikubitisten mittausvirheiden tehokasta korjausta: parikorrelaatiomenetelmä. Quantum Science and Technology, 6 (2): 025009, helmikuu 2021. 10.1088/2058-9565/abd5c9. URL-osoite https:///doi.org/10.1088/2058-9565/abd5c9.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/abd5c9

[14] Rebecca Hicks, Bryce Kobrin, Christian W. Bauer ja Benjamin Nachman. Aktiivinen lukuvirheiden esto. Phys. Rev. A, 105: 012419, tammikuu 2022. 10.1103/PhysRevA.105.012419. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.012419.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.012419

[15] DB Hume, T. Rosenband ja DJ Wineland. Huipputarkka adaptiivinen qubit-tunnistus toistuvilla kvanttimittauksilla. Phys. Rev. Lett., 99: 120502, syyskuu 2007. 10.1103/PhysRevLett.99.120502. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.120502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.120502

[16] IBM. Kohinan yläpuolelle kohoaminen: Kvanttirajoitetut vahvistimet mahdollistavat IBM:n kvanttijärjestelmien lukemisen. IBM Research Blog, tammikuu 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 ja MD Lukin. Yksittäisen elektronisen spinin toistuva lukeminen kvanttilogiikan avulla ydinspin apulaitteiden kanssa. Science, 326 (5950): 267–272, 2009. 10.1126/science.1176496. URL-osoite https:///www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1176496.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1176496

[18] Raymond Laflamme, Junan Lin ja Tal Mor. Algoritminen jäähdytys kvanttilaskennan tilan valmistelu- ja mittausvirheiden ratkaisemiseen. Physical Review A, 106 (1): 012439, 2022. 10.1103/PhysRevA.106.012439.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012439

[19] Ilja N. Moskalenko, Ilja A. Simakov, Nikolai N. Abramov, Aleksandr A. Grigorev, Dmitri O. Moskalev, Anastasia A. Pištšimova, Nikita S. Smirnov, Jevgeni V. Ziki, Ilja A. Rodionov ja Ilja S. Besedin . Korkealaatuiset kahden kubitin portit fluxoniumille viritettävällä liittimellä. 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 ja R. McDermott. Suprajohtavan kubitin tarkka mittaus sirulla olevalla mikroaaltofotonilaskurilla. Phys. Rev. X, 11: 011027, helmikuu 2021. 10.1103/PhysRevX.11.011027. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011027.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011027

[21] Riverlane. Lähdekoodi ja tiedot tämän paperin takana. Github, elokuu 2022. URL-osoite 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 ja Umesh V. Vazirani. Molekyylimittakaavan lämpökoneet ja skaalautuva kvanttilaskenta. Julkaisussa Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC '99, sivut 322–329, New York, NY, USA, 1999. Association for Computing Machinery. ISBN 1581130678. 10.1145/301250.301332. URL-osoite 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 ja William D. Oliver. Toteutetaan korkealaatuiset CZ- ja ZZ-vapaat iSWAP-portit viritettävällä liittimellä. Phys. Rev. X, 11: 021058, kesäkuu 2021. 10.1103/PhysRevX.11.021058. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021058.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021058

[24] Yasunari Suzuki, Suguru Endo, Keisuke Fujii ja Yuuki Tokunaga. Kvanttivirheiden lieventäminen yleisenä virheenvähennystekniikkana: Sovelluksia NISQ:sta vikasietoisille kvanttilaskennan aikakausille. PRX Quantum, 3: 010345, maaliskuu 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010345. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010345.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010345

[25] Kristan Temme, Sergey Bravyi ja Jay M. Gambetta. Virheiden lieventäminen lyhyen syvyyden kvanttipiireille. Phys. Rev. Lett., 119: 180509, marraskuu 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.180509. URL-osoite 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 ja Jungsang Kim. Korkealaatuiset kahden kubitin portit, joissa käytetään mikroelektromekaaniseen järjestelmään perustuvaa säteenohjausjärjestelmää yksilölliseen kubittiosoitteisiin. Phys. Rev. Lett., 125: 150505, lokakuu 2020. 10.1103/PhysRevLett.125.150505. URL-osoite 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 ai. 11 qubitin kvanttitietokoneen benchmarking. 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 ja Vladan Vuletić. Rydberg-kubitin nopea valmistelu ja havaitseminen atomiryhmillä. Phys. Rev. Lett., 127: 050501, heinäkuu 2021. 10.1103/PhysRevLett.127.050501. URL-osoite https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.050501

Viitattu

[1] Adam Kinos ja Klaus Mølmer, "Optical multiqubit gate operations on excitation-blokaded atomic quantum register", Fyysisen tarkastelun tutkimus 5 1, 013205 (2023).

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2023-05-06 00:27:38). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

On Crossrefin siteerattu palvelu tietoja teosten viittaamisesta ei löytynyt (viimeinen yritys 2023-05-06 00:27:36).

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
Tulevaisuuden lyöminen Adryenn Ashley. Pääsy tästä.
Osta ja myy osakkeita PRE-IPO-yhtiöissä PREIPO®:lla. Pääsy tästä.
Lähde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-04-994/

Aikaleima: Voi 4, 2023

Aikaleima: Helmikuu 2, 2023

Laadukkaiden fyysisten kubittien jälkivalintaton valmistus

Julkaissut Platon

Abstrakti

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

Viitattu

Lisää aiheesta Quantum Journal

Ergotropian poistaminen: vapaan energian sidottu ja käyttö avoimen syklin moottoreissa

Kvanttiinstrumenttien yhteensopimattomuus

Abstraqt: Kvanttipiirien analyysi abstraktin stabilisaattorisimuloinnin avulla

Jatkuva-muuttuva kietoutuminen keskusvoimien kautta: soveltaminen gravitaatioon kvanttimassojen välillä

Kvanttisimuloinnin hybridisoidut menetelmät vuorovaikutuskuvassa

Topologisia virheitä korjaavat prosessit kiinteän pisteen polun integraaleista

Koostumuksellisesti turvallinen laiteriippumaton salaus sertifioidulla poistolla

Energiansäästö- ja fluktuaatiolauseet eivät ole yhteensopivia kvanttityössä

TensorCircuit: Quantum Software Framework NISQ-aikakaudelle

Tietoa meistä

Pystysuuntainen haku ja Ai

foorumi

Pysy yhteydessä

Tili