部分誤り訂正時代のクリーン量子ビットとダーティ量子ビットの戦い

プラトン再発行

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ダニエル・ブルトリーニ^1,2、サムソン・ワン^1,3、Piotr Czarnik^1,4、マックス・ハンター・ゴードン^1,5、M。セレゾ^6,7、パトリック・J・コールズ^1,7、ウカシュ・シンチョ^1,7

¹理論部門、ロスアラモス国立研究所、ロスアラモス、NM 87545、米国
²理論化学、物理化学研究所、ハイデルベルク大学、INF 229、D-69120 ハイデルベルク、ドイツ
³インペリアル・カレッジ・ロンドン、ロンドン、イギリス
⁴ポーランド、クラクフのヤギェウォ大学理論物理学研究所。
⁵Instituto de Física Teórica、UAM/CSIC、マドリード自治大学、マドリード 28049、スペイン
⁶情報科学、ロスアラモス国立研究所、ロスアラモス、NM 87545、米国
⁷量子科学センター、オークリッジ、テネシー州 37931、米国

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抽象

誤り訂正が可能になると、各論理量子ビットに多数の物理量子ビットを割り当てる必要があります。誤り訂正により、より深い回路を実行できるようになりますが、物理量子ビットが追加されるたびに、計算空間が指数関数的に増加する可能性があるため、誤り訂正に量子ビットを使用するか、ノイズの多い量子ビットとして使用するかの間にはトレードオフがあります。この研究では、ノイズの多い量子ビットをノイズのない量子ビット (誤り訂正された量子ビットの理想化されたモデル) と組み合わせて使用する効果を調べます。これを「クリーンアンドダーティ」セットアップと呼びます。この設定の特徴を明らかにするために、解析モデルと数値シミュレーションを採用しています。数値的に、イジングモデルハミルトニアン変分アンザッツ回路におけるノイズ誘起不毛平原 (NIBP)、つまりノイズによって引き起こされる観測値の指数関数的集中の出現を示します。単一の量子ビットのみにノイズがあり、十分な深さの回路が与えられている場合でも、これが観察され、量子ビットのサブセットを誤り訂正するだけでは NIBP を完全に克服できないことが示唆されます。良い面としては、回路内のノイズのない量子ビットごとに、勾配観測量の濃度が指数関数的に抑制されており、部分的な誤り訂正の利点が示されていることがわかります。最後に、私たちの分析モデルは、ダーティ量子ビットと総量子ビットの比率に関連する指数のスケーリングで観測量が集中していることを示し、これらの発見を裏付けています。

部分誤り訂正 PlatoBlockchain Data Intelligence の時代におけるクリーン量子ビットとダーティ量子ビットの戦い。垂直検索。あい。

注目の画像: 左側には、回路の深さにわたる挿入図の回路の勾配の平均の大きさを示すプロットがあり、シミュレートされたシステム内のダーティ (ノイズのある) 量子ビットとクリーン (ノイズのない) 量子ビットの異なる数を異なる線で示しています。回路の深さにわたって勾配の平均振幅が明らかに指数関数的に減衰しており、すべての量子ビットにノイズがある場合に最大になります。右側には、ノイズチャネル $(mathcal N)$ がクリーンセットアップとダーティセットアップでゲート $(U)$ の周囲にどのように分布するかを示す回路図があります。

►BibTeXデータ

@article{Bultrini2023battleofcleandirty、doi = {10.22331/q-2023-07-13-1060}、url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-07-13-1060}、タイトル = {部分誤り訂正時代におけるクリーン量子ビットとダーティ量子ビットの戦い}、著者 = {Bultrini、Daniel and Wang、Samson と Czarnik、Piotr と Gordon、Max Hunter と Cerezo、M. と Coles、Patrick J. と Cincio、Lukasz}、ジャーナル = {{Quantum}}、issn = {2521-327X}、出版社 = {{Verein zur F{"{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}、巻 = { 7}、ページ = {1060}、月 = 2023 月、年 = {XNUMX} }

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