Pregătirea fără post-selecție a Qubit-urilor fizice de înaltă calitate

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

Ben Barber, Neil I. Gillespie și JM Taylor

Riverlane, Cambridge, Marea Britanie

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

Îmbunătățirea rapidă a fidelităților porților pentru operațiuni coerente înseamnă că erorile în pregătirea și măsurarea stării (SPAM) pot deveni o sursă dominantă de eroare pentru funcționarea cu toleranță la erori a calculatoarelor cuantice. Acest lucru este deosebit de acut în sistemele supraconductoare, unde compromisurile în fidelitatea măsurătorilor și durata de viață a qubitului au performanțe generale limitate. Din fericire, natura esențial clasică a pregătirii și măsurării permite o mare varietate de tehnici de îmbunătățire a calității folosind qubiți auxiliari combinați cu controlul clasic și post-selectare. În practică însă, post-selecția complică foarte mult programarea proceselor precum extracția sindromului. Aici prezentăm o familie de circuite cuantice care pregătesc stări |0$rangle$ de înaltă calitate fără post-selectare, folosind în schimb porțile CNOT și Toffoli pentru a permuta neliniar baza de calcul. Găsim îmbunătățiri semnificative de performanță atunci când erorile de fidelitate a porților de doi qubiți coboară sub 0.2% și performanțe chiar mai bune atunci când sunt disponibile porți Native Toffoli.

Pregătirea post-selecție a qubiților fizici de înaltă calitate PlatoBlockchain Data Intelligence. Căutare verticală. Ai.

► Date BibTeX

@article{Barber2023postselectionfree, doi = {10.22331/q-2023-05-04-994}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-05-04-994}, title = {Post- pregătirea fără selecție a qubiților fizici de înaltă calitate}, autor = {Barber, Ben și Gillespie, Neil I. și Taylor, JM}, jurnal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editor = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volum = {7}, pagini = {994}, luna = mai, an = {2023} }

► Referințe

[1] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell și colab. Supremație cuantică folosind un procesor supraconductor programabil. 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 și Matthew T. Rakher. Pregătirea și măsurarea stării rapide și de înaltă fidelitate în qubiți de spin triplu cuantic. PRX Quantum, 3: 010352, martie 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 și Rutger Vrijen. Răcire algoritmică și calculatoare cuantice RMN scalabile. 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 și Yossi Weinstein. Perspective și limitări ale răcirii algoritmice. 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 și DR Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ ceas cu logica cuantică cu o incertitudine sistematică sub ${10}^{{-}18}$. Fiz. Rev. Lett., 123: 033201, iulie 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.033201. Adresa URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.033201

[6] Benjamin Desef. Yquant: Compunerea circuitelor cuantice într-un limbaj care poate fi citit de om. 2020. 10.48550/ARXIV.2007.12931. Adresa 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 și Brian Mortimer. Grupuri de permutare. 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 și Robert J. Schoelkopf. Măsurare de înaltă fidelitate a qubiților codificați în circuite supraconductoare pe mai multe niveluri. Fiz. Rev. X, 10: 011001, ianuarie 2020. 10.1103/PhysRevX.10.011001. Adresa URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011001.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011001

[9] Yuval Elias, Tal Mor și Yossi Weinstein. Răcire algoritmică practicabilă semioptimă. Fiz. Rev. A, 83: 042340, apr 2011. 10.1103/PhysRevA.83.042340. Adresa 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 și Rainer Blatt. Caracterizarea calculatoarelor cuantice la scară largă prin compararea ciclului. 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 și Vwani Roychowdhury. Răcirea algoritmică a spinurilor: o metodă practicabilă pentru creșterea polarizării. 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. Analiza Grupurilor Generate de Portile Cuantice. Teză de doctorat, Universitatea din Toledo, 2009.

[13] Michael R. Geller și Mingyu Sun. Către corectarea eficientă a erorilor de măsurare multiqubit: metoda corelației perechilor. Quantum Science and Technology, 6 (2): 025009, februarie 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 și Benjamin Nachman. Reducerea activă a erorilor de citire. Fiz. Rev. A, 105: 012419, ianuarie 2022. 10.1103/PhysRevA.105.012419. Adresa URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.012419.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.012419

[15] DB Hume, T. Rosenband și DJ Wineland. Detectare adaptivă de qubit de înaltă fidelitate prin măsurători cuantice repetitive fără demolare. Fiz. Rev. Lett., 99: 120502, septembrie 2007. 10.1103/PhysRevLett.99.120502. Adresa URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.120502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.99.120502

[16] IBM. Ridicarea deasupra zgomotului: amplificatoarele cu limitare cuantică permit citirea sistemelor cuantice IBM. IBM Research Blog, ianuarie 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 și MD Lukin. Citire repetitivă a unui singur spin electronic prin logica cuantică cu spin nuclear ancillae. 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 și Tal Mor. Răcire algoritmică pentru rezolvarea erorilor de pregătire a stării și de măsurare în calculul cuantic. Revista fizică 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 și Ilya S. Besedin . Porți de înaltă fidelitate de doi qubiți pe fluxonii folosind un cuplaj reglabil. 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 și R. McDermott. Măsurare de înaltă fidelitate a unui qubit supraconductor folosind un contor de fotoni cu microunde pe cip. Fiz. Rev. X, 11: 011027, februarie 2021. 10.1103/PhysRevX.11.011027. Adresa URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011027.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011027

[21] Riverlane. Cod sursă și date din spatele acestei lucrări. 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 și Umesh V. Vazirani. Motoare termice la scară moleculară și calcul cuantic scalabil. În Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC '99, pagina 322–329, New York, NY, SUA, 1999. Asociația pentru mașini de calcul. 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 și William D. Oliver. Realizarea de porți iSWAP fără CZ și ZZ de înaltă fidelitate cu un cuplaj reglabil. Fiz. Rev. X, 11: 021058, iunie 2021. 10.1103/PhysRevX.11.021058. Adresa URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021058.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021058

[24] Yasunari Suzuki, Suguru Endo, Keisuke Fujii și Yuuki Tokunaga. Atenuarea erorilor cuantice ca tehnică universală de reducere a erorilor: aplicații de la NISQ la epocile de calcul cuantic cu toleranță la erori. PRX Quantum, 3: 010345, martie 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 și Jay M. Gambetta. Reducerea erorilor pentru circuitele cuantice de scurtă adâncime. Fiz. Rev. Lett., 119: 180509, noiembrie 2017. 10.1103/PhysRevLett.119.180509. Adresa 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 și Jungsang Kim. Porți de înaltă fidelitate cu doi qubiți care utilizează un sistem de direcție a fasciculului bazat pe un sistem microelectromecanic pentru adresarea individuală a qubitului. Fiz. Rev. Lett., 125: 150505, oct 2020. 10.1103/PhysRevLett.125.150505. Adresa 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. Evaluarea comparativă a unui computer cuantic de 11 qubiți. 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 și Vladan Vuletić. Pregătirea și detectarea rapidă a unui qubit Rydberg folosind ansambluri atomice. Fiz. Rev. Lett., 127: 050501, iulie 2021. 10.1103/PhysRevLett.127.050501. Adresa URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.050501

Citat de

[1] Adam Kinos și Klaus Mølmer, „Optical multiqubit gate operations on an excitation-blocked atomic quantum register”, Cercetare fizică de revizuire 5 1, 013205 (2023).

Citatele de mai sus sunt din ADS SAO / NASA (ultima actualizare cu succes 2023-05-06 00:27:38). Lista poate fi incompletă, deoarece nu toți editorii furnizează date de citare adecvate și complete.

On Serviciul citat de Crossref nu s-au găsit date despre citarea lucrărilor (ultima încercare 2023-05-06 00:27:36).

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.

Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
Cumpărați și vindeți acțiuni în companii PRE-IPO cu PREIPO®. Accesați Aici.
Sursa: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-04-994/

Timestamp-ul: 4 Mai, 2023

Pregătirea fără post-selecție a qubiților fizici de înaltă calitate

Republicat de Platon

Abstract

► Date BibTeX

► Referințe

Citat de

Mai mult de la Jurnalul cuantic

Extragerea ergotropiei: energie liberă legată și aplicare la motoarele cu ciclu deschis

Incompatibilitatea instrumentelor cuantice

Rezumat: Analiza circuitelor cuantice prin simulare cu stabilizator abstract

Entanglement continuu-variabil prin forțele centrale: aplicarea gravitației între masele cuantice

Metode hibridizate pentru simularea cuantică în imaginea de interacțiune

Procese de corectare a erorilor topologice din integrale de traseu în punct fix

Criptare independentă de dispozitiv securizată, cu ștergere certificată

Conservarea energiei și teorema fluctuației sunt incompatibile cu munca cuantică

TensorCircuit: un cadru software cuantic pentru era NISQ

Despre noi

Căutare verticală și Ai

Platformă

Rămâneți conectat

Cont