Naselectievrije bereiding van hoogwaardige fysieke qubits

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Ben Barber, Neil I. Gillespie en JM Taylor

Riverlane, Cambridge, Verenigd Koninkrijk

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

Het snel verbeteren van de poortgetrouwheid voor coherente operaties betekent dat fouten in statusvoorbereiding en -meting (SPAM) een dominante bron van fouten kunnen worden voor de fouttolerante werking van kwantumcomputers. Dit is vooral acuut in supergeleidende systemen, waar afwegingen in meetnauwkeurigheid en qubit-levensduur de algehele prestaties beperkt hebben. Gelukkig maakt het in wezen klassieke karakter van voorbereiding en meting een grote verscheidenheid aan technieken mogelijk om de kwaliteit te verbeteren met behulp van hulpqubits in combinatie met klassieke controle en naselectie. In de praktijk compliceert naselectie echter de planning van processen zoals syndroomextractie enorm. Hier presenteren we een familie van kwantumcircuits die hoogwaardige |0$rangle$-toestanden voorbereiden zonder naselectie, in plaats daarvan met behulp van CNOT- en Toffoli-poorten om de computationele basis niet-lineair te permuteren. We vinden betekenisvolle prestatieverbeteringen wanneer twee-qubit-poortgetrouwheidsfouten onder de 0.2% komen, en zelfs betere prestaties wanneer native Toffoli-poorten beschikbaar zijn.

Naselectievrije voorbereiding van hoogwaardige fysieke qubits PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

► BibTeX-gegevens

@article{Barber2023postselectionfree, doi = {10.22331/q-2023-05-04-994}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-05-04-994}, title = {Post- selectievrije voorbereiding van fysieke qubits van hoge kwaliteit}, auteur = {Barber, Ben en Gillespie, Neil I. en Taylor, J. M.}, tijdschrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, uitgever = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, pagina's = {994}, maand = mei, jaar = {2023} }

► Referenties

[1] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell, et al. Kwantumsuprematie met behulp van een programmeerbare supergeleidende processor. Natuur, 574 (7779): 505–510, 2019. 10.1038/s41586-019-1666-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5

[2] Jacob Z. Blumoff, Andrew S. Pan, Tyler E. Keating, Reed W. Andrews, David W. Barnes, Teresa L. Brecht, Edward T. Croke, Larken E. Euliss, Jacob A. Fast, Clayton AC Jackson, Aaron M. Jones, Joseph Kerckhoff, Robert K. Lanza, Kate Raach, Bryan J. Thomas, Roland Velunta, Aaron J. Weinstein, Thaddeus D. Ladd, Kevin Eng, Matthew G. Borselli, Andrew T. Hunter en Matthew T. Rakher. Snelle en uiterst betrouwbare toestandsvoorbereiding en -meting in triple-quantum-dot-spinqubits. PRX Quantum, 3: 010352, maart 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010352. URL https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010352.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010352

[3] P. Oscar Boykin, Tal Mor, Vwani Roychowdhury, Farrokh Vatan en Rutger Vrijen. Algoritmische koeling en schaalbare NMR-kwantumcomputers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99 (6): 3388–3393, 2002. 10.1073/pnas.241641898.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.241641898

[4] Gilles Brassard, Yuval Elias, Tal Mor en Yossi Weinstein. Vooruitzichten en beperkingen van algoritmische koeling. The European Physical Journal Plus, 129 (11): 1–16, 2014. 10.1140/epjp/i2014-14258-0.
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjp / i2014-14258-0

[5] SM Brewer, J.-S. Chen, AM Hankin, ER Clements, CW Chou, DJ Wineland, DB Hume en DR Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ kwantumlogische klok met een systematische onzekerheid onder ${10}^{{-}18}$. Fys. Rev. Lett., 123: 033201, juli 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.033201. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.033201

[6] Benjamin Desef. Yquant: Quantumcircuits zetten in een voor mensen leesbare taal. 2020. 10.48550/ARXIV.2007.12931. URL https:///arxiv.org/abs/2007.12931. arXiv:2007.12931.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.2007.12931
arXiv: 2007.12931

[7] John D. Dixon en Brian Mortimer. Permutatie groepen. Springer, New York, NY, 1996. 10.1007/978-1-4612-0731-3.
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0731-3

[8] Salvatore S. Elder, Christopher S. Wang, Philip Reinhold, Connor T. Hann, Kevin S. Chou, Brian J. Lester, Serge Rosenblum, Luigi Frunzio, Liang Jiang en Robert J. Schoelkopf. High-fidelity-meting van qubits gecodeerd in supergeleidende circuits met meerdere niveaus. Fys. Rev. X, 10: 011001, januari 2020. 10.1103/PhysRevX.10.011001. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011001

[9] Yuval Elias, Tal Mor en Yossi Weinstein. Semi-optimaal uitvoerbare algoritmische koeling. Fys. Rev. A, 83: 042340, april 2011. 10.1103/PhysRevA.83.042340. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.83.042340.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.042340

[10] Alexander Erhard, Joel J. Wallman, Lukas Postler, Michael Meth, Roman Stricker, Esteban A. Martinez, Philipp Schindler, Thomas Monz, Joseph Emerson en Rainer Blatt. Karakterisering van grootschalige kwantumcomputers via cyclusbenchmarking. Nature Communications, 10 (1): 1–7, 2019. 10.1038/s41467-019-13068-7.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13068-7

[11] José M. Fernandez, Seth Lloyd, Tal Mor en Vwani Roychowdhury. Algoritmische koeling van spins: een praktische methode om de polarisatie te vergroten. International Journal of Quantum Information, 02 (04): 461–477, 2004. 10.1142/S0219749904000419. URL https:///doi.org/10.1142/S0219749904000419.
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749904000419

[12] David Gajewski. Analyse van groepen gegenereerd door Quantum Gates. PhD thesis, Universiteit van Toledo, 2009.

[13] Michael R. Geller en Mingyu Zon. Op weg naar efficiënte correctie van multiqubit-meetfouten: paarcorrelatiemethode. Quantum Science and Technology, 6 (2): 025009, februari 2021. 10.1088/2058-9565/abd5c9. URL https:///doi.org/10.1088/2058-9565/abd5c9.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/abd5c9

[14] Rebecca Hicks, Bryce Kobrin, Christian W. Bauer en Benjamin Nachman. Actieve uitleesfoutbeperking. Fys. Rev. A, 105: 012419, januari 2022. 10.1103/PhysRevA.105.012419. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.012419.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.012419

[15] DB Hume, T. Rosenband en DJ Wineland. High-fidelity adaptieve qubit-detectie door middel van repetitieve kwantum-niet-sloopmetingen. Fys. Rev. Lett., 99: 120502, september 2007. 10.1103/PhysRevLett.99.120502. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.120502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.120502

[16] IBM. Uitstijgen boven de ruis: kwantumgelimiteerde versterkers maken de uitlezing van IBM-kwantumsystemen mogelijk. IBM Research Blog, januari 2020. URL 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] L. Jiang, JS Hodges, JR Maze, P. Maurer, JM Taylor, DG Cory, PR Hemmer, RL Walsworth, A. Yacoby, AS Zibrov en MD Lukin. Herhaalde uitlezing van een enkele elektronische spin via kwantumlogica met nucleaire spin-ancillae. Wetenschap, 326 (5950): 267–272, 2009. 10.1126/science.1176496. URL https:///www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1176496.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1176496

[18] Raymond Laflamme, Junan Lin en Tal Mor. Algoritmische koeling voor het oplossen van toestandsvoorbereidings- en meetfouten in quantum computing. Fysieke beoordeling A, 106 (1): 012439, 2022. 10.1103/PhysRevA.106.012439.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012439

[19] Ilya N. Moskalenko, Ilya A. Simakov, Nikolay N. Abramov, Alexander A. Grigorev, Dmitry O. Moskalev, Anastasiya A. Pishchimova, Nikita S. Smirnov, Evgeniy V. Zikiy, Ilya A. Rodionov en Ilya S. Besedin . High-fidelity twee-qubit-poorten op fluxoniums met behulp van een afstembare koppeling. npj Quantum Information, 8 (1): 130, 2022. 10.1038/s41534-022-00644-x.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-022-00644-x

[20] A. Opremcak, CH Liu, C. Wilen, K. Okubo, BG Christensen, D. Sank, T.C. White, A. Vainsencher, M. Giustina, A. Megrant, B. Burkett, BLT Plourde en R. McDermott. High-fidelity meting van een supergeleidende qubit met behulp van een microgolffotonenteller op de chip. Fys. Rev. X, 11: 011027, februari 2021. 10.1103/PhysRevX.11.011027. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011027.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011027

[21] Rivierlaan. Broncode en gegevens achter dit artikel. Github, augustus 2022. URL https:///github.com/riverlane/zuivering-zonder-naselectie. https:///github.com/riverlane/purification-without-post-selectie.
https:///github.com/riverlane/purification-without-post-selectie

[22] Leonard J. Schulman en Umesh V. Vazirani. Warmtemotoren op moleculaire schaal en schaalbare kwantumberekeningen. In Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC '99, pagina 322–329, New York, NY, VS, 1999. Association for Computing Machinery. ISBN 1581130678. 10.1145/301250.301332. URL https:///doi.org/10.1145/301250.301332.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 301250.301332

[23] Youngkyu Sung, Leon Ding, Jochen Braumüller, Antti Vepsäläinen, Bharath Kannan, Morten Kjaergaard, Ami Greene, Gabriel O. Samach, Chris McNally, David Kim, Alexander Melville, Bethany M. Niedzielski, Mollie E. Schwartz, Jonilyn L. Yoder, Terry P. Orlando, Simon Gustavsson en William D. Oliver. Realisatie van high-fidelity CZ- en ZZ-vrije iSWAP-poorten met afstembare koppeling. Fys. Rev. X, 11: 021058, juni 2021. 10.1103/PhysRevX.11.021058. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021058.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021058

[24] Yasunari Suzuki, Suguru Endo, Keisuke Fujii en Yuuki Tokunaga. Kwantumfoutbeperking als een universele techniek voor foutreductie: toepassingen van de NISQ tot de fouttolerante kwantumcomputertijdperken. PRX Quantum, 3: 010345, maart 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010345. URL https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010345.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010345

[25] Kristan Temme, Sergey Bravyi en Jay M. Gambetta. Foutbeperking voor kwantumcircuits met korte diepte. Fys. Rev. Lett., 119: 180509, november 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.180509. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.180509.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.180509

[26] Ye Wang, Stephen Crain, Chao Fang, Bichen Zhang, Shilin Huang, Qiyao Liang, Pak Hong Leung, Kenneth R. Brown en Jungsang Kim. High-fidelity twee-qubit-poorten die gebruik maken van een op een micro-elektromechanisch systeem gebaseerd straalstuursysteem voor individuele qubit-adressering. Fys. Rev. Lett., 125: 150505, oktober 2020. 10.1103/PhysRevLett.125.150505. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.150505.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.150505

[27] Kenneth Wright, Kristin M. Beck, Sea Debnath, JM Amini, Y. Nam, N. Grzesiak, J.-S. Chen, NC Pisenti, M. Chmielewski, C. Collins, et al. Benchmarking van een 11-qubit-kwantumcomputer. Nature Communications, 10 (1): 1–6, 2019. 10.1038/s41467-019-13534-2.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13534-2

[28] Wenchao Xu, Aditya V. Venkatramani, Sergio H. Cantú, Tamara Šumarac, Valentin Klüsener, Mikhail D. Lukin en Vladan Vuletić. Snelle voorbereiding en detectie van een Rydberg-qubit met behulp van atomaire ensembles. Fys. Rev. Lett., 127: 050501, juli 2021. 10.1103/PhysRevLett.127.050501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.050501

Geciteerd door

[1] Adam Kinos en Klaus Mølmer, "Optische multiqubit-poortoperaties op een door excitatie geblokkeerd atomair kwantumregister", Physical Review Onderzoek 5 1, 013205 (2023).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2023-05-06 00:27:38). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

On De door Crossref geciteerde service er zijn geen gegevens gevonden over het citeren van werken (laatste poging 2023-05-06 00:27:36).

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
Bron: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-04-994/

Tijdstempel: 4 mei 2023

Naselectievrije voorbereiding van hoogwaardige fysieke qubits

Heruitgegeven door Plato

Abstract

► BibTeX-gegevens

► Referenties

Geciteerd door

Meer van Quantum Journaal

Extractie van ergotropie: gebonden aan vrije energie en toepassing op motoren met open cyclus

Incompatibiliteit van kwantuminstrumenten

Samenvatting: analyse van kwantumcircuits via abstracte stabilisatorsimulatie

Continu-variabele verstrengeling door centrale krachten: toepassing op zwaartekracht tussen kwantummassa's

Gehybridiseerde methoden voor kwantumsimulatie in het interactiebeeld

Topologische foutcorrectieprocessen van padintegralen met een vast punt

Composeerbaar veilige apparaatonafhankelijke codering met gecertificeerde verwijdering

Energiebehoud en fluctuatiestelling zijn onverenigbaar voor kwantumwerk

TensorCircuit: een Quantum Software Framework voor het NISQ-tijdperk

Over Ons

Verticaal zoeken & Ai

Platform

Blijf verbonden

Account