부분 오류 수정 시대의 클린 큐비트와 더티 큐비트의 전쟁

부분 오류 수정 시대의 클린 큐비트와 더티 큐비트의 전쟁

타임 스탬프 : 13 년 2023 월 11 일 오전 18:XNUMX

다니엘 불트리니1,2, 삼손 왕1,3, 표트르 차르니크1,4, 맥스 헌터 고든1,5, 엠. 세레소6,7, 패트릭 J. 콜스1,7, 그리고 Lukasz Cincio1,7

1이론 부문, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545, USA
2Theoretische Chemie, Physikalisch-Chemisches Institut, Universität Heidelberg, INF 229, D-69120 Heidelberg, 독일
3임페리얼 칼리지 런던, 런던, 영국
4폴란드 크라쿠프 Jagiellonian 대학교 이론 물리학 연구소.
5Instituto de Física Teórica, UAM/CSIC, Universidad Autónoma de Madrid, 마드리드 28049, 스페인
6정보 과학, Los Alamos 국립 연구소, Los Alamos, NM 87545, USA
7양자 과학 센터, Oak Ridge, TN 37931, USA

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추상

오류 수정이 가능해지면 각 논리적 큐비트에 많은 수의 물리적 큐비트를 할당해야 합니다. 오류 수정을 통해 더 깊은 회로를 실행할 수 있지만 각 추가 물리적 큐비트는 잠재적으로 계산 공간의 기하급수적인 증가에 기여할 수 있으므로 큐비트를 오류 수정에 사용하거나 큐비트를 잡음이 많은 큐비트로 사용하는 것 사이에 절충안이 있습니다. 이 작업에서 우리는 잡음이 없는 큐비트(오류 수정 큐비트에 대한 이상화된 모델)와 함께 잡음이 있는 큐비트를 사용하는 효과를 살펴봅니다. 이를 "깨끗하고 더러운" 설정이라고 합니다. 분석 모델과 수치 시뮬레이션을 사용하여 이 설정을 특성화합니다. 수치적으로 우리는 Ising 모델 Hamiltonian Variational Ansatz 회로에서 잡음으로 인한 관찰 가능 항목의 기하급수적 집중인 NIBP(Noise-Induced Barren Plateaus)의 모양을 보여줍니다. 단일 큐비트만 잡음이 있고 충분히 깊은 회로가 제공되는 경우에도 이를 관찰하여 큐비트의 하위 집합을 오류 수정하는 것만으로는 NIBP를 완전히 극복할 수 없음을 시사합니다. 긍정적인 측면에서 우리는 회로의 모든 무잡음 큐비트에 대해 관측 가능한 그래디언트 집중의 기하급수적 억제가 있어 부분 오류 수정의 이점을 보여줍니다. 마지막으로, 우리의 분석 모델은 더티 대 총 큐비트의 비율과 관련된 지수의 스케일링으로 관측 가능 항목이 집중됨을 보여줌으로써 이러한 결과를 확증합니다.

부분 오류 수정 PlatoBlockchain Data Intelligence 시대의 클린 큐비트와 더티 큐비트의 전쟁입니다. 수직 검색. 일체 포함.

주요 이미지: 왼쪽에는 시뮬레이션된 시스템에서 더티(노이즈) 및 클린(노이즈 없는) 큐비트의 서로 다른 수에 대해 서로 다른 라인을 사용하여 회로 깊이에 대한 삽입의 회로 기울기의 평균 크기를 보여주는 플롯이 있습니다. 모든 큐비트에 노이즈가 있을 때 최대인 회로 깊이에 대한 그래디언트의 평균 크기는 기하급수적으로 명확하게 감소합니다. 오른쪽에는 깨끗하고 더러운 설정에서 노이즈 채널 $(mathcal N)$이 게이트 $(U)$ 주변에 어떻게 분포되어 있는지에 대한 회로도가 있습니다.

인기 요약

내결함성 양자 컴퓨터가 있는 미래에는 많은 기존 알고리즘보다 이점을 제공할 수 있는 완전히 새로운 양자 알고리즘 세계가 열릴 것입니다. 일부 희생 없이는 오지 않을 것입니다. 오류 수정(또는 논리적) 큐비트를 인코딩하는 데 필요한 큐비트 수가 클 것입니다. 단일 큐비트를 시스템에 추가하면 기계의 사용 가능한 계산 공간이 두 배가 됩니다. 잡음은 양자 알고리즘을 크게 방해하므로 오류 수정의 이점을 오류 수정되지 않은 물리적 큐비트가 제공하는 추가 힐베르트 공간과 결합하면 일부 알고리즘 클래스에 도움이 될 수 있습니다. 우리는 잡음 없는 큐비트가 우리가 깨끗하다고 ​​부르는 오류 수정된 큐비트를 대신하는 근사치를 사용하여 이 질문에 접근합니다. 그리고 그것들은 우리가 더티(dirty)라고 부르는 시끄러운 물리적 큐비트에 결합됩니다. 우리는 예상 값 측정의 오류가 깨끗한 큐비트로 대체되는 각 노이즈 큐비트에 대해 기하급수적으로 억제된다는 것을 분석 및 수치적으로 보여줍니다. 총 큐비트에 대한 더티 큐비트의 비율에 따라.

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위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2023-07-13 15:21:51). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

가져올 수 없습니다 Crossref 인용 자료 마지막 시도 중 2023-07-13 15:21:50 : Crossref에서 10.22331 / q-2023-07-13-1060에 대한 인용 데이터를 가져올 수 없습니다. DOI가 최근에 등록 된 경우 이는 정상입니다.

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