छिपे हुए व्युत्क्रमों का उपयोग करके फंसे हुए आयन क्वांटम प्रोसेसर में सुसंगत त्रुटियों को चिह्नित करना और कम करना

छिपे हुए व्युत्क्रमों का उपयोग करके फंसे हुए आयन क्वांटम प्रोसेसर में सुसंगत त्रुटियों को चिह्नित करना और कम करना

समय टिकट: 15 मई, 2023 8:55 पूर्वाह्न

स्वर्णदीप मजूमदार1,2, क्रिस्टोफर जी येल3, टाइटस डी. मॉरिस4, डेनियल एस. लोब्सर3, एश्लिन डी. बर्च3, मैथ्यू एनएच चौ3,5,6, मेलिसा सी. रेवेल3, सुसान एम. क्लार्क3, और राफेल सी. पूसर4

1ड्यूक क्वांटम सेंटर, ड्यूक यूनिवर्सिटी, डरहम, एनसी 27701, यूएसए
2इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग, ड्यूक यूनिवर्सिटी, डरहम, एनसी 27708 यूएसए
3सैंडिया नेशनल लेबोरेटरीज, अल्बुकर्क, एनएम 87123, यूएसए
4क्वांटम सूचना विज्ञान अनुभाग, ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी, ओक रिज, टीएन 37831, यूएसए
5भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग, न्यू मैक्सिको विश्वविद्यालय, अल्बुकर्क, एनएम 87131, यूएसए
6क्वांटम सूचना और नियंत्रण केंद्र, न्यू मैक्सिको विश्वविद्यालय, अल्बुकर्क, एनएम 87131, यूएसए

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सार

क्वांटम कंप्यूटिंग टेस्टबेड्स क्यूबिट्स के छोटे संग्रहों पर उच्च-निष्ठा क्वांटम नियंत्रण प्रदर्शित करते हैं, जो माप के बाद सटीक, दोहराए जाने योग्य संचालन के प्रदर्शन को सक्षम करते हैं। वर्तमान में, ये शोर वाले मध्यवर्ती-पैमाने के उपकरण डीकोहेरेंस से पहले पर्याप्त संख्या में अनुक्रमिक संचालन का समर्थन कर सकते हैं, जैसे कि निकट अवधि के एल्गोरिदम को निकटतम सटीकता (जैसे क्वांटम रसायन विज्ञान समस्याओं के लिए रासायनिक सटीकता) के साथ निष्पादित किया जा सकता है। हालाँकि इन एल्गोरिदम के परिणाम अपूर्ण हैं, ये खामियाँ बूटस्ट्रैप क्वांटम कंप्यूटर परीक्षणित विकास में मदद कर सकती हैं। पिछले कुछ वर्षों में इन एल्गोरिदम का प्रदर्शन, इस विचार के साथ कि अपूर्ण एल्गोरिदम प्रदर्शन क्वांटम प्रोसेसर में कई प्रमुख शोर स्रोतों के कारण हो सकता है, जिसे एल्गोरिदम निष्पादन के दौरान या पोस्ट-प्रोसेसिंग में मापा और कैलिब्रेट किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट कम्प्यूटेशनल परिणामों को बेहतर बनाने के लिए शोर शमन का उपयोग। इसके विपरीत, शोर शमन के साथ बेंचमार्क एल्गोरिदम शोर की प्रकृति का निदान करने में मदद कर सकते हैं, चाहे वह व्यवस्थित हो या पूरी तरह से यादृच्छिक। यहां, हम ट्रैप्ड-आयन टेस्टबेड्स में एक लक्षण वर्णन उपकरण के रूप में सुसंगत शोर शमन तकनीकों के उपयोग की रूपरेखा तैयार करते हैं। हम यथार्थवादी भौतिकी केंद्रित शोर मॉडल के आधार पर शोर स्रोत को निर्धारित करने के लिए शोर डेटा की मॉडल-फिटिंग करते हैं और प्रदर्शित करते हैं कि त्रुटि शमन योजनाओं के साथ व्यवस्थित शोर प्रवर्धन शोर मॉडल कटौती के लिए उपयोगी डेटा प्रदान करता है। इसके अलावा, निकट अवधि एल्गोरिदम के अनुप्रयोग विशिष्ट प्रदर्शन के साथ निचले स्तर के शोर मॉडल विवरण को जोड़ने के लिए, हम प्रयोगात्मक रूप से त्रुटि शमन तकनीकों के साथ मिलकर विभिन्न इंजेक्टेड शोर स्रोतों के तहत एक परिवर्तनीय एल्गोरिदम के नुकसान परिदृश्य का निर्माण करते हैं। इस प्रकार का कनेक्शन एप्लिकेशन-जागरूक हार्डवेयर कोडसाइन को सक्षम बनाता है, जिसमें क्वांटम रसायन विज्ञान जैसे विशिष्ट अनुप्रयोगों में सबसे महत्वपूर्ण शोर स्रोत, बाद की हार्डवेयर पीढ़ियों में सुधार का केंद्र बन जाते हैं।

छिपे हुए व्युत्क्रम प्लेटोब्लॉकचेन डेटा इंटेलिजेंस का उपयोग करके फंसे हुए आयन क्वांटम प्रोसेसर में सुसंगत त्रुटियों को चिह्नित करना और कम करना। लंबवत खोज. ऐ.

विशेष रुप से प्रदर्शित छवि: एक फ़ंक्शन के रूप में $|0rangel$ पर [$H- अनुकरण और प्रयोग के लिए $थीटा, फी$ का। छिपे हुए व्युत्क्रम प्रोटोकॉल सटीक और सस्ते सिंगल क्वबिट लक्षण वर्णन की पेशकश कर सकते हैं।

लोकप्रिय सारांश

एनआईएसक्यू-युग के क्वांटम कंप्यूटर, अपनी परिभाषा के अनुसार, शोर वाले और अपूर्ण हैं, सर्किट प्रदर्शन में सुधार के लिए त्रुटि शमन के तरीकों की आवश्यकता होती है। इस पेपर में, हम प्रदर्शित करते हैं कि छिपे हुए व्युत्क्रम के रूप में जानी जाने वाली तकनीक त्रुटि शमन के साथ-साथ त्रुटि लक्षण वर्णन के लिए एक विधि के रूप में कार्य कर सकती है। छिपे हुए व्युत्क्रम गैर-देशी समग्र द्वारों के साथ सर्किट बनाने की क्षमता पर निर्भर करते हैं जो स्व-सहायक होते हैं (जैसे कि हैडमार्ड या नियंत्रित-नहीं), जिसका अर्थ है कि उनका निर्माण हार्डवेयर-देशी द्वारों की एक श्रृंखला या उन्हीं मूल द्वारों के माध्यम से किया जा सकता है। संकेत और समय क्रम में। ट्रैप्ड-आयन क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करते हुए, हम पहले एक प्रयोग प्रदर्शित करते हैं जिसमें हैडामर्ड और इसके व्युत्क्रम को छोटे त्रुटि घुमावों के साथ वैकल्पिक किया जाता है। परिणामों को एक सरल मॉडल में फिट करके, हम सिस्टम में सुसंगत त्रुटियों को चिह्नित करने में सक्षम होते हैं, और देखते हैं कि वे त्रुटियां समय के साथ कैसे घटती हैं। फिर हम एक नियंत्रित-NOT और इसके व्युत्क्रम का उपयोग एक भिन्न क्वांटम ईगेनसॉल्वर के भीतर करते हैं। जानबूझकर त्रुटि इंजेक्शन के माध्यम से, हम दिखाते हैं कि छिपे हुए व्युत्क्रम प्रोटोकॉल के माध्यम से निर्मित सर्किट एक अन्य त्रुटि शमन तकनीक, यादृच्छिक संकलन से बेहतर प्रदर्शन करते हैं। हम इस प्रणाली में फ़र्मिओनिक घनत्व मैट्रिक शुद्धि, एक पोस्ट-प्रोसेसिंग पद्धति के माध्यम से त्रुटि शमन की जांच करते हैं। इस परीक्षण के माध्यम से, हमने पाया कि हार्डवेयर पर त्रुटि स्रोतों को चिह्नित करने और फिर उसी दृष्टिकोण के माध्यम से कम करने के लिए एक ही तकनीक, अर्थात् छिपे हुए व्युत्क्रम का उपयोग करना एनआईएसक्यू-युग क्वांटम कंप्यूटरों के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है।

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► संदर्भ

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