Mitigazione sinergica dell'errore quantistico mediante compilazione randomizzata ed estrapolazione a rumore zero per l'autosolutore quantistico variazionale

Mitigazione sinergica dell'errore quantistico mediante compilazione randomizzata ed estrapolazione a rumore zero per l'autosolutore quantistico variazionale

Timestamp: 20 novembre 2023 8:49 AM

Tomochika Kurita1, Hammam Qassim2, Masatoshi Ishii1, Hirotaka Oshima1, Shintaro Sato1e Joseph Emerson2

1Laboratorio quantistico, Fujitsu Research, Fujitsu Limited. 10-1 Morinosato-wakamiya, Atsugi, Kanagawa, Giappone 243-0197
2Keysight Technologies Canada, 137 Glasgow St, Kitchener, ON, Canada, N2G 4X8

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Astratto

Proponiamo una strategia di mitigazione dell'errore quantistico per l'algoritmo variazionale dell'eigensolver quantistico (VQE). Troviamo, tramite simulazione numerica, che quantità molto piccole di rumore coerente nel VQE possono causare errori sostanzialmente grandi che sono difficili da eliminare con i metodi di mitigazione convenzionali, eppure la nostra strategia di mitigazione proposta è in grado di ridurre significativamente questi errori. La strategia proposta è una combinazione di tecniche precedentemente riportate, vale a dire la compilazione randomizzata (RC) e l'estrapolazione a rumore zero (ZNE). Intuitivamente, la compilazione randomizzata trasforma gli errori coerenti nel circuito in errori di Pauli stocastici, il che facilita l'estrapolazione al limite di rumore zero quando si valuta la funzione di costo. La nostra simulazione numerica del VQE per piccole molecole mostra che la strategia proposta può mitigare gli errori energetici indotti da vari tipi di rumore coerente fino a due ordini di grandezza.

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Riepilogo popolare

Quando eseguiamo calcoli quantistici, è fondamentale ridurre al minimo gli errori computazionali indotti dal rumore dell'hardware. Per l'hardware quantistico rumoroso su scala intermedia (NISQ), è possibile impiegare tecniche di mitigazione degli errori quantistici per ridurre tali errori. Affrontare il rumore coerente, tuttavia, rimane una sfida significativa nella mitigazione degli errori per due ragioni: (i) anche una piccola quantità di rumore coerente può provocare errori computazionali sostanziali e (ii) questi errori sono difficili da mitigare utilizzando le tecniche esistenti.
In questo lavoro proponiamo una tecnica di mitigazione degli errori che riduce efficacemente gli errori indotti dal rumore coerente. Questa tecnica utilizza l'effetto sinergico della compilazione randomizzata (RC) e dell'estrapolazione a rumore zero (ZNE). RC converte il rumore coerente in rumore stocastico di Pauli, che può essere efficacemente mitigato utilizzando ZNE. Le nostre simulazioni numeriche sugli algoritmi variazionali degli autosolventi quantistici dimostrano che la nostra tecnica di mitigazione proposta mostra un significativo effetto di soppressione degli errori contro il rumore coerente.

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► Riferimenti

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Citato da

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[3] Hugo Perrin, Thibault Scoquart, Alexander Shnirman, Jörg Schmalian e Kyrylo Snizhko, "Mitigazione degli errori di diafonia mediante compilazione randomizzata: simulazione del modello BCS su un computer quantistico superconduttore", arXiv: 2305.02345, (2023).

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Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-11-20 13:58:16). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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