उच्च गुणवत्ता वाली भौतिक qubits के बाद चयन-मुक्त तैयारी

उच्च गुणवत्ता वाली भौतिक qubits के बाद चयन-मुक्त तैयारी

बेन बार्बर, नील आई. गिलेस्पी, और जे. एम. टेलर

रिवरलेन, कैम्ब्रिज, यूके

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सार

सुसंगत संचालन के लिए गेट निष्ठा में तेजी से सुधार का मतलब है कि राज्य की तैयारी और माप (एसपीएएम) में त्रुटियां क्वांटम कंप्यूटर के दोष-सहिष्णु संचालन के लिए त्रुटि का एक प्रमुख स्रोत बन सकती हैं। यह सुपरकंडक्टिंग सिस्टम में विशेष रूप से तीव्र है, जहां माप निष्ठा और क्वैबिट जीवनकाल में ट्रेडऑफ़ ने समग्र प्रदर्शन को सीमित कर दिया है। सौभाग्य से, तैयारी और माप की अनिवार्य रूप से शास्त्रीय प्रकृति शास्त्रीय नियंत्रण और चयन के बाद के संयोजन के साथ सहायक क्वैबिट का उपयोग करके गुणवत्ता में सुधार के लिए कई प्रकार की तकनीकों को सक्षम बनाती है। हालाँकि, व्यवहार में, चयन के बाद सिंड्रोम निष्कर्षण जैसी प्रक्रियाओं का समय-निर्धारण बहुत जटिल हो जाता है। यहां हम क्वांटम सर्किट का एक परिवार प्रस्तुत करते हैं जो उच्च गुणवत्ता वाले |0$rangle$ राज्यों को पोस्ट-चयन के बिना तैयार करते हैं, इसके बजाय कम्प्यूटेशनल आधार को गैर-रैखिक रूप से क्रमबद्ध करने के लिए सीएनओटी और टोफोली गेट्स का उपयोग करते हैं। जब दो-क्विट गेट फ़िडेलिटी त्रुटियाँ 0.2% से नीचे चली जाती हैं, तो हमें सार्थक प्रदर्शन में वृद्धि मिलती है, और जब देशी टोफ़ोली गेट उपलब्ध होते हैं, तो और भी बेहतर प्रदर्शन होता है।

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► संदर्भ

[1] फ्रैंक अरूटे, कुणाल आर्य, रयान बब्बश, डेव बेकन, जोसेफ सी. बार्डिन, रामी बारेंड्स, रूपक बिस्वास, सर्जियो बोइक्सो, फर्नांडो जी.एस.एल. ब्रैंडाओ, डेविड ए. बुएल, एट अल। प्रोग्रामयोग्य सुपरकंडक्टिंग प्रोसेसर का उपयोग करके क्वांटम वर्चस्व। प्रकृति, 574 (7779): 505-510, 2019। 10.1038/एस41586-019-1666-5।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1666-5

[2] जैकब ज़ेड ब्लमॉफ, एंड्रयू एस. पैन, टायलर ई. कीटिंग, रीड डब्ल्यू. एंड्रयूज, डेविड डब्ल्यू. बार्न्स, टेरेसा एल. ब्रेख्त, एडवर्ड टी. क्रोक, लारकेन ई. यूलिस, जैकब ए. फास्ट, क्लेटन ए. सी. जैक्सन, आरोन एम. जोन्स, जोसेफ केरखॉफ, रॉबर्ट के. लैंज़ा, केट राच, ब्रायन जे. थॉमस, रोलैंड वेलुंटा, आरोन जे. वीनस्टीन, थडियस डी. लैड, केविन इंग, मैथ्यू जी. बोर्सेली, एंड्रयू टी. हंटर, और मैथ्यू टी। राखेर. ट्रिपल-क्वांटम-डॉट स्पिन क्वैबिट में तेज़ और उच्च-निष्ठा स्थिति की तैयारी और माप। पीआरएक्स क्वांटम, 3: 010352, मार्च 2022। 10.1103/पीआरएक्सक्वांटम.3.010352। यूआरएल https:/​/doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.3.010352।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010352

[3] पी. ऑस्कर बॉयकिन, ताल मोर, व्वानी रॉयचौधरी, फ़ारूख वतन, और रटगर व्रिजेन। एल्गोरिथम कूलिंग और स्केलेबल एनएमआर क्वांटम कंप्यूटर। राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही, 99 (6): 3388-3393, 2002. 10.1073/पीएनएएस.241641898।
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.241641898

[4] गाइल्स ब्रासार्ड, युवल एलियास, ताल मोर, और योसी वेनस्टीन। एल्गोरिथम कूलिंग की संभावनाएँ और सीमाएँ। द यूरोपियन फिजिकल जर्नल प्लस, 129 (11): 1-16, 2014। 10.1140/​epjp/​i2014-14258-0।
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjp / i2014-14258-0

[5] एस. एम. ब्रेवर, जे.-एस. चेन, ए.एम. हैंकिन, ई.आर. क्लेमेंट्स, सी.डब्ल्यू. चाउ, डी.जे. वाइनलैंड, डी.बी. ह्यूम, और डी.आर. लीब्रांड्ट। $^{27}$Al$^{+}$ क्वांटम-लॉजिक घड़ी ${10}^{{-}18}$ से नीचे व्यवस्थित अनिश्चितता के साथ। भौतिक. रेव. लेट., 123: 033201, जुलाई 2019. 10.1103/फिज़रेवलेट.123.033201। यूआरएल https:/​/doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.033201।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.033201

[6] बेंजामिन डेसेफ. Yquant: मानव-पठनीय भाषा में क्वांटम सर्किट टाइप करना। 2020. 10.48550/​ARXIV.2007.12931. यूआरएल https://​arxiv.org/​abs/2007.12931. arXiv:2007.12931.
https://​doi.org/​10.48550/​ARXIV.2007.12931
arXiv: 2007.12931

[7] जॉन डी. डिक्सन और ब्रायन मोर्टिमर। क्रमपरिवर्तन समूह. स्प्रिंगर, न्यूयॉर्क, एनवाई, 1996. 10.1007/​978-1-4612-0731-3।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4612-0731-3

[8] सल्वाटोर एस. एल्डर, क्रिस्टोफर एस. वांग, फिलिप रेनहोल्ड, कॉनर टी. हैन, केविन एस. चाउ, ब्रायन जे. लेस्टर, सर्ज रोसेनब्लम, लुइगी फ्रुंजियो, लियांग जियांग, और रॉबर्ट जे. शोएलकोफ। मल्टीलेवल सुपरकंडक्टिंग सर्किट में एन्कोडेड क्वैब की उच्च-निष्ठा माप। भौतिक. रेव. यूआरएल https://​doi.org/​10/PhysRevX.011001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011001

[9] युवल एलियास, ताल मोर, और योसी वेनस्टीन। अर्धइष्टतम व्यावहारिक एल्गोरिथम शीतलन। भौतिक. रेव ए, 83: 042340, अप्रैल 2011। 10.1103/फिजरेवए.83.042340। यूआरएल https://​doi.org/​10.1103/PhysRevA.83.042340।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.042340

[10] अलेक्जेंडर एरहार्ड, जोएल जे. वॉलमैन, लुकास पोस्टलर, माइकल मेथ, रोमन स्ट्राइकर, एस्टेबन ए. मार्टिनेज, फिलिप शिंडलर, थॉमस मोन्ज़, जोसेफ एमर्सन और रेनर ब्लैट। चक्र बेंचमार्किंग के माध्यम से बड़े पैमाने के क्वांटम कंप्यूटरों की विशेषता बताना। नेचर कम्युनिकेशंस, 10 (1): 1-7, 2019। 10.1038/​एस41467-019-13068-7।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-13068-7

[11] जोस एम. फर्नांडीज, सेठ लॉयड, टैल मोर, और व्वानी रॉयचौधरी। स्पिन का एल्गोरिथम शीतलन: ध्रुवीकरण बढ़ाने के लिए एक व्यावहारिक विधि। क्वांटम सूचना के अंतर्राष्ट्रीय जर्नल, 02 (04): 461-477, 2004। 10.1142/​एस0219749904000419। यूआरएल https://​doi.org/​10.1142/​S0219749904000419।
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749904000419

[12] डेविड गाजेवस्की. क्वांटम गेट्स द्वारा उत्पन्न समूहों का विश्लेषण। पीएचडी थीसिस, टोलेडो विश्वविद्यालय, 2009।

[13] माइकल आर. गेलर और मिंग्यु सन। मल्टीक्यूबिट माप त्रुटियों के कुशल सुधार की ओर: जोड़ी सहसंबंध विधि। क्वांटम विज्ञान और प्रौद्योगिकी, 6 (2): 025009, फरवरी 2021। 10.1088/2058-9565/एबीडी5सी9। यूआरएल https://​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​abd5c9.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​abd5c9

[14] रेबेका हिक्स, ब्राइस कोब्रिन, क्रिश्चियन डब्ल्यू बाउर, और बेंजामिन नचमन। सक्रिय रीडआउट-त्रुटि शमन। भौतिक. रेव ए, 105: 012419, जनवरी 2022। 10.1103/फिजरेवए.105.012419। यूआरएल https://​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.105.012419।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.012419

[15] डी. बी. ह्यूम, टी. रोसेनबैंड, और डी. जे. वाइनलैंड। दोहरावदार क्वांटम नॉनडिमोलिशन माप के माध्यम से उच्च-निष्ठा अनुकूली क्वबिट का पता लगाना। भौतिक. रेव. लेट., 99: 120502, सितंबर 2007. 10.1103/फिज़रेवलेट.99.120502। यूआरएल https://​doi.org/​10.1103/PhysRevLett.99.120502।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.120502

[16] आईबीएम. शोर से ऊपर उठना: क्वांटम-सीमित एम्पलीफायर आईबीएम क्वांटम सिस्टम के रीडआउट को सशक्त बनाते हैं। आईबीएम रिसर्च ब्लॉग, जनवरी 2020। यूआरएल 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] एल. जियांग, जे.एस. होजेस, जे.आर. मेज़, पी. मौरर, जे.एम. टेलर, डी.जी. कोरी, पी.आर. हेमर, आर.एल. वॉल्सवर्थ, ए. याकोबी, ए.एस. ज़िब्रोव, और एम.डी. लुकिन। परमाणु स्पिन एंसिलाई के साथ क्वांटम तर्क के माध्यम से एकल इलेक्ट्रॉनिक स्पिन का दोहराव वाला रीडआउट। विज्ञान, 326 (5950): 267-272, 2009. 10.1126/​विज्ञान.1176496। यूआरएल https:/​/​www.science.org/​doi/​abs/​10.1126/​science.1176496।
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1176496

[18] रेमंड लाफलाम, जुनान लिन, और ताल मोर। क्वांटम कंप्यूटिंग में राज्य की तैयारी और माप त्रुटियों को हल करने के लिए एल्गोरिदमिक कूलिंग। फिजिकल रिव्यू ए, 106 (1): 012439, 2022. 10.1103/फिजरेवए.106.012439।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012439

[19] इल्या एन. मोस्केलेंको, इल्या ए. सिमाकोव, निकोले एन. अब्रामोव, अलेक्जेंडर ए. ग्रिगोरेव, दिमित्री ओ. मोस्कालेव, अनास्तासिया ए. पिश्चिमोवा, निकिता एस. स्मिरनोव, एवगेनी वी. ज़िकी, इल्या ए. रोडियोनोव, और इल्या एस. बेसेडिन . ट्यून करने योग्य कपलर का उपयोग करके फ्लक्सोनियम पर उच्च निष्ठा वाले दो-क्विबिट गेट। एनपीजे क्वांटम सूचना, 8 (1): 130, 2022. 10.1038/​एस41534-022-00644-एक्स।
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-022-00644-x

[20] ए. ओप्रेमकैक, सी. एच. लियू, सी. विलेन, के. ओकुबो, बी. ऑन-चिप माइक्रोवेव फोटॉन काउंटर का उपयोग करके सुपरकंडक्टिंग क्वबिट की उच्च-निष्ठा माप। भौतिक. रेव. यूआरएल https:/​/doi.org/​11/​PhysRevX.011027।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011027

[21] नदी का किनारा। इस पेपर के पीछे स्रोत कोड और डेटा। जीथब, अगस्त 2022। यूआरएल 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] लियोनार्ड जे. शुलमैन और उमेश वी. वज़ीरानी। आणविक पैमाने के ताप इंजन और स्केलेबल क्वांटम गणना। कंप्यूटिंग के सिद्धांत पर इकतीसवीं वार्षिक एसीएम संगोष्ठी की कार्यवाही में, एसटीओसी '99, पृष्ठ 322-329, न्यूयॉर्क, एनवाई, यूएसए, 1999। एसोसिएशन फॉर कंप्यूटिंग मशीनरी। आईएसबीएन 1581130678. 10.1145/301250.301332। यूआरएल https://​doi.org/​10.1145/​301250.301332।
https: / / doi.org/ 10.1145 / १.१३,९४,२०८

[23] यंगक्यू सुंग, लियोन डिंग, जोचेन ब्रूमुलर, एंट्टी वेप्सलीन, भरत कन्नन, मोर्टन कजेरगार्ड, एमी ग्रीन, गेब्रियल ओ. सैमच, क्रिस मैकनेली, डेविड किम, अलेक्जेंडर मेलविले, बेथनी एम. निडज़िल्स्की, मोली ई. श्वार्ट्ज, जोनिलिन एल. योडर, टेरी पी. ऑरलैंडो, साइमन गुस्तावसन, और विलियम डी. ओलिवर। ट्यून करने योग्य कपलर के साथ उच्च-निष्ठा सीजेड और जेडजेड-मुक्त iSWAP गेट्स का कार्यान्वयन। भौतिक. रेव. यूआरएल https:/​/doi.org/​11/​PhysRevX.021058।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021058

[24] यासुनारी सुजुकी, सुगुरु एंडो, कीसुके फ़ूजी, और युकी टोकुनागा। एक सार्वभौमिक त्रुटि न्यूनीकरण तकनीक के रूप में क्वांटम त्रुटि शमन: एनआईएसक्यू से दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटिंग युग तक अनुप्रयोग। पीआरएक्स क्वांटम, 3: 010345, मार्च 2022। 10.1103/पीआरएक्सक्वांटम.3.010345। यूआरएल https:/​/doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.3.010345।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010345

[25] क्रिस्टन टेम्मे, सर्गेई ब्रावी, और जे एम गैम्बेटा। शॉर्ट-डेप्थ क्वांटम सर्किट के लिए एरर मिटिगेशन। भौतिक। Rev. पत्र।, 119: 180509, नवंबर 2017। 10.1103/PhysRevLett.119.180509। URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.180509।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.180509

[26] ये वांग, स्टीफन क्रेन, चाओ फांग, बिचेन झांग, शिलिन हुआंग, क़ियाओ लियांग, पाक होंग लेउंग, केनेथ आर ब्राउन, और जुंगसांग किम। व्यक्तिगत क्विबिट एड्रेसिंग के लिए माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल-सिस्टम-आधारित बीम स्टीयरिंग सिस्टम का उपयोग करते हुए उच्च-निष्ठा वाले दो-क्विबिट गेट। भौतिक. रेव. लेट., 125: 150505, अक्टूबर 2020। 10.1103/फिज़रेवलेट.125.150505। यूआरएल https:/​/doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.150505।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.150505

[27] केनेथ राइट, क्रिस्टिन एम. बेक, सी देबनाथ, जे. एम. अमिनी, वाई. नाम, एन. ग्रेज़ेसियाक, जे.-एस. चेन, एन.सी. पिसेंटी, एम. चमीलेव्स्की, सी. कोलिन्स, और अन्य। 11-क्विबिट क्वांटम कंप्यूटर को बेंचमार्क करना। नेचर कम्युनिकेशंस, 10 (1): 1-6, 2019। 10.1038/​एस41467-019-13534-2।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-13534-2

[28] वेनचाओ जू, आदित्य वी. वेंकटरमानी, सर्जियो एच. कैंतु, तमारा सुमारैक, वैलेन्टिन क्लूसनर, मिखाइल डी. लुकिन, और व्लादान वुलेटिक। परमाणु संयोजनों का उपयोग करके रिडबर्ग क्वबिट की तेजी से तैयारी और पता लगाना। भौतिक. रेव. लेट., 127: 050501, जुलाई 2021. 10.1103/फिज़रेवलेट.127.050501। यूआरएल https:/​/doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.050501।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.050501

द्वारा उद्धृत

[1] एडम किनोस और क्लॉस मोल्मर, "उत्तेजना-अवरुद्ध परमाणु क्वांटम रजिस्टर पर ऑप्टिकल मल्टीक्यूबिट गेट ऑपरेशंस", भौतिक समीक्षा अनुसंधान 5 1, 013205 (2023).

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