変分量子固有ソルバーのランダム化コンパイルとゼロノイズ外挿による相乗的な量子エラー軽減

変分量子固有ソルバーのランダム化コンパイルとゼロノイズ外挿による相乗的な量子エラー軽減

栗田知千佳1、ハマム・カシム2、石井正敏1、大島宏嵩1、佐藤慎太郎1、ジョセフ・エマーソン2

1富士通株式会社富士通リサーチ量子研究所〒10-1 神奈川県厚木市森の里若宮243-0197
2Keysight Technologies Canada、137 Glasgow St、キッチナー、オンタリオ州、カナダ、N2G 4X8

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抽象

変分量子固有ソルバー (VQE) アルゴリズムの量子エラー軽減戦略を提案します。 数値シミュレーションにより、VQE の非常に少量のコヒーレント ノイズが、従来の緩和方法では抑制するのが困難な大幅に大きなエラーを引き起こす可能性があるが、私たちが提案する緩和戦略はこれらのエラーを大幅に削減できることがわかりました。 提案された戦略は、以前に報告された技術、すなわちランダム化コンパイル (RC) とゼロノイズ外挿 (ZNE) を組み合わせたものです。 直感的には、ランダム化コンパイルにより、回路内のコヒーレント エラーが確率的パウリ エラーに変換され、コスト関数を評価する際にゼロ ノイズ限界への外挿が容易になります。 小分子に対する VQE の数値シミュレーションは、提案された戦略がさまざまなタイプのコヒーレント ノイズによって引き起こされるエネルギー誤差を最大 XNUMX 桁軽減できることを示しています。

量子計算を実行する場合、ハードウェア ノイズによって引き起こされる計算エラーを最小限に抑えることが重要です。 ノイズの多い中間スケール量子 (NISQ) ハードウェアの場合、量子エラー軽減技術を使用してそのようなエラーを減らすことができます。 しかし、コヒーレント ノイズへの対処は、(i) 少量のコヒーレント ノイズでも重大な計算誤差を引き起こす可能性がある、(ii) これらの誤差は既存の技術を使用して軽減するのが難しいという XNUMX つの理由により、エラー軽減における重大な課題のままです。
この研究では、コヒーレント ノイズによって引き起こされるエラーを効果的に低減するエラー軽減手法を提案します。 この手法は、ランダム化コンパイル (RC) とゼロノイズ外挿 (ZNE) の相乗効果を利用します。 RC はコヒーレント ノイズを確率的パウリ ノイズに変換します。これは、ZNE を使用して効果的に軽減できます。 変分量子固有ソルバー アルゴリズムに関する数値シミュレーションは、提案した緩和手法がコヒーレント ノイズに対して顕著な誤差抑制効果を示すことを示しています。

►BibTeXデータ

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上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2023-11-20 13:58:16)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

取得できませんでした クロスリファレンス被引用データ 最終試行2023-11-20 13:58:14:10.22331 / q-2023-11-20-1184の被引用データをCrossrefから取得できませんでした。 DOIが最近登録された場合、これは正常です。

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