Klargjøring uten ettervalg av fysiske qubits av høy kvalitet

Klargjøring uten ettervalg av fysiske qubits av høy kvalitet

Tidsstempel: 4. mai 2023 8:22

Ben Barber, Neil I. Gillespie og JM Taylor

Riverlane, Cambridge, Storbritannia

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Rask forbedring av gatefidelities for koherente operasjoner betyr at feil i tilstandsforberedelse og måling (SPAM) kan bli en dominerende feilkilde for feiltolerant drift av kvantedatamaskiner. Dette er spesielt akutt i superledende systemer, der avveininger i målesikkerhet og qubit-levetider har begrenset total ytelse. Heldigvis muliggjør den i hovedsak klassiske natur til forberedelse og måling et bredt utvalg av teknikker for å forbedre kvaliteten ved bruk av ekstra qubits kombinert med klassisk kontroll og ettervalg. I praksis kompliserer imidlertid ettervalg i stor grad planleggingen av prosesser som syndromekstraksjon. Her presenterer vi en familie av kvantekretser som forbereder høykvalitets |0$rangle$-tilstander uten ettervalg, i stedet bruker CNOT- og Toffoli-porter for å ikke-lineært permutere beregningsgrunnlaget. Vi finner meningsfulle ytelsesforbedringer når to-qubit-gatefidelitetsfeil går under 0.2 %, og enda bedre ytelse når native Toffoli-porter er tilgjengelige.

Utarbeidelse uten ettervalg av fysiske qubits av høy kvalitet PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

► BibTeX-data

► Referanser

[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. Kvanteoverlegenhet ved hjelp av en programmerbar superledende prosessor. Nature, 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 og Matthew T. Rakher. Rask og pålitelig tilstandsforberedelse og måling i triple-quantum-dot spin qubits. PRX Quantum, 3: 010352, mars 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 og Rutger Vrijen. Algoritmisk kjøling og skalerbare NMR kvantedatamaskiner. 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 og Yossi Weinstein. Utsikter og begrensninger ved algoritmisk kjøling. 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 og DR Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ kvantelogisk klokke med en systematisk usikkerhet under ${10}^{{-}18}$. Phys. 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: Sette kvantekretser på et språk som kan leses av mennesker. 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 og Brian Mortimer. Permutasjonsgrupper. 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 og Robert J. Schoelkopf. High-fidelity-måling av qubits kodet i multi-level superledende kretser. Phys. Rev. X, 10: 011001, januar 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 og Yossi Weinstein. Semioptimal praktisk algoritmisk kjøling. Phys. 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 og Rainer Blatt. Karakteriserer kvantedatamaskiner i stor skala via syklusbenchmarking. 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 og Vwani Roychowdhury. Algoritmisk kjøling av spinn: En praktisk metode for å øke polarisering. 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 av grupper generert av Quantum Gates. PhD-avhandling, University of Toledo, 2009.

[13] Michael R. Geller og Mingyu Sun. Mot effektiv korreksjon av multiqubit-målefeil: parkorrelasjonsmetode. Quantum Science and Technology, 6 (2): 025009, februar 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 og Benjamin Nachman. Aktiv avlesningsfeilredusering. Phys. Rev. A, 105: 012419, januar 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 og DJ Wineland. High-fidelity adaptiv qubit-deteksjon gjennom gjentatte kvantefrie-demolition-målinger. Phys. 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. Hever seg over støyen: Kvantebegrensede forsterkere gir mulighet for avlesning av IBM-kvantesystemer. IBM Research Blog, januar 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 og MD Lukin. Repeterende avlesning av et enkelt elektronisk spinn via kvantelogikk med kjernespinnancillae. Science, 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 og Tal Mor. Algoritmisk kjøling for å løse tilstandsforberedelse og målefeil i kvanteberegning. Physical Review 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 og Ilya S. Besedin . High fidelity to-qubit-porter på fluxoniums ved hjelp av en avstembar kobling. 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, TC White, A. Vainsencher, M. Giustina, A. Megrant, B. Burkett, BLT Plourde og R. McDermott. High-fidelity-måling av en superledende qubit ved hjelp av en mikrobølgefotonteller på brikken. Phys. Rev. X, 11: 011027, februar 2021. 10.1103/​PhysRevX.11.011027. URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.11.011027.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011027

[21] Riverlane. Kildekode og data bak denne artikkelen. Github, august 2022. URL https://​/​github.com/​riverlane/​purification-without-post-selection. https://​/​github.com/​riverlane/​purification-without-post-selection.
https://​/​github.com/​riverlane/​purification-without-post-selection

[22] Leonard J. Schulman og Umesh V. Vazirani. Varmemotorer i molekylskala og skalerbar kvanteberegning. I Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC ’99, side 322–329, New York, NY, USA, 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 og William D. Oliver. Realisering av høykvalitets CZ- og ZZ-frie iSWAP-porter med en justerbar kobling. Phys. 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 og Yuuki Tokunaga. Kvantefeilreduksjon som en universell feilreduksjonsteknikk: Applikasjoner fra NISQ til de feiltolerante kvanteberegningstidene. PRX Quantum, 3: 010345, mars 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 og Jay M. Gambetta. Feilredusering for kvantekretser med kort dybde. Phys. Rev. Lett., 119: 180509, nov 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 og Jungsang Kim. High-fidelity to-qubit-porter som bruker et mikroelektromekanisk systembasert strålestyringssystem for individuell qubit-adressering. Phys. 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 av en 11-qubit kvantedatamaskin. 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 og Vladan Vuletić. Rask klargjøring og deteksjon av en Rydberg qubit ved hjelp av atomensembler. Phys. 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

Sitert av

[1] Adam Kinos og Klaus Mølmer, "Optiske multiqubit-portoperasjoner på et eksitasjonsblokkert atomisk kvanteregister", Fysisk gjennomgang forskning 5 1, 013205 (2023).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2023-05-06 00:27:38). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2023-05-06 00:27:36).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal