Eftervalsfri beredning av högkvalitativa fysiska qubits

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Ben Barber, Neil I. Gillespie och JM Taylor

Riverlane, Cambridge, Storbritannien

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Snabbt förbättrad gate-trohet för koherenta operationer innebär att fel i tillståndsberedning och mätning (SPAM) kan bli en dominerande felkälla för feltolerant drift av kvantdatorer. Detta är särskilt akut i supraledande system, där avvägningar i mättrohet och qubit-livslängder har begränsad total prestanda. Lyckligtvis möjliggör den i huvudsak klassiska karaktären av förberedelse och mätning en mängd olika tekniker för att förbättra kvaliteten med hjälp av extra qubits kombinerat med klassisk kontroll och efterval. I praktiken komplicerar dock efterval avsevärt schemaläggningen av processer som syndromextraktion. Här presenterar vi en familj av kvantkretsar som förbereder högkvalitativa |0$rangle$-tillstånd utan efterval, istället använder CNOT- och Toffoli-grindar för att icke-linjärt permutera beräkningsbasen. Vi upptäcker meningsfulla prestandaförbättringar när två-qubit gate-trohetsfel går under 0.2 %, och ännu bättre prestanda när inbyggda Toffoli-grindar är tillgängliga.

Post-selektionsfri beredning av högkvalitativa fysiska qubits PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

► BibTeX-data

@article{Barber2023postselectionfree, doi = {10.22331/q-2023-05-04-994}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-05-04-994}, title = {Post- urvalsfri förberedelse av högkvalitativa fysiska qubits}, författare = {Barber, Ben och Gillespie, Neil I. och Taylor, JM}, tidskrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, utgivare = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volym = {7}, sidor = {994}, månad = maj, år = {2023} }

► Referenser

[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. Kvantöverlägsenhet med hjälp av en programmerbar supraledande processor. 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 och Matthew T. Rakher. Snabb och högtrogen tillståndsberedning och mätning 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 och Rutger Vrijen. Algoritmisk kylning och skalbara NMR kvantdatorer. 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 och Yossi Weinstein. Utsikter och begränsningar för algoritmisk kylning. 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 och DR Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ kvantlogisk klocka med en systematisk osäkerhet 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: Typsätt kvantkretsar på ett språk som kan läsas av människor. 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 och Brian Mortimer. Permutationsgrupper. 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 och Robert J. Schoelkopf. High-fidelity-mätning av qubits kodade i supraledande kretsar på flera nivåer. Phys. Rev. X, 10: 011001, jan 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 och Yossi Weinstein. Semioptimal praktisk algoritmisk kylning. 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 och Rainer Blatt. Karakterisera storskaliga kvantdatorer via cykelbenchmarking. 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 och Vwani Roychowdhury. Algoritmisk kylning av snurr: En praktisk metod för att öka polariseringen. 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. Analys av grupper genererade av Quantum Gates. Doktorsavhandling, University of Toledo, 2009.

[13] Michael R. Geller och Mingyu Sun. Mot effektiv korrigering av multiqubit-mätfel: parkorrelationsmetod. Quantum Science and Technology, 6 (2): 025009, feb 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 och Benjamin Nachman. Aktiv begränsning av avläsningsfel. Phys. Rev. A, 105: 012419, jan 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 och DJ Wineland. High-fidelity adaptiv qubit-detektion genom repetitiva kvantmätningar utan rivning. Phys. Rev. Lett., 99: 120502, sep 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. Stiger sig över bruset: Kvantbegränsade förstärkare möjliggör avläsning av IBMs kvantsystem. 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 och MD Lukin. Repetitiv avläsning av ett enda elektroniskt snurr via kvantlogik med kärnspinnancillae. 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 och Tal Mor. Algoritmisk kylning för att lösa tillståndsberedning och mätfel i kvantberäkning. 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 och Ilya S. Besedin . High fidelity två-qubit-grindar på fluxoniums med en avstämbar koppling. 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 och R. McDermott. High-fidelity-mätning av en supraledande qubit med hjälp av en mikrovågsfotonräknare på chipet. Phys. 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] Riverlane. Källkod och data bakom detta dokument. Github, augusti 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 och Umesh V. Vazirani. Värmemotorer i molekylär skala och skalbar kvantberäkning. I Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC '99, sid 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 och William D. Oliver. Realisering av högfientliga CZ- och ZZ-fria iSWAP-grindar med en avstämbar koppling. 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 och Yuuki Tokunaga. Kvantfelsreducering som en universell felreduceringsteknik: Tillämpningar från NISQ till de feltoleranta kvantberäkningserorna. 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 och Jay M. Gambetta. Felreducering för kortdjupa kvantkretsar. 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 och Jungsang Kim. High-fidelity två-qubit-grindar som använder ett mikroelektromekaniskt systembaserat strålstyrningssystem för individuell qubit-adressering. Phys. Rev. Lett., 125: 150505, okt 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 kvantdator. 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 och Vladan Vuletić. Snabb förberedelse och detektering av en Rydberg qubit med hjälp 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

Citerad av

[1] Adam Kinos och Klaus Mølmer, "Optiska multiqubit-grindoperationer på ett excitationsblockerat atomärt kvantregister", Physical Review Research 5 1, 013205 (2023).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2023-05-06 00:27:38). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

On Crossrefs citerade service Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2023-05-06 00:27:36).

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
Minting the Future med Adryenn Ashley. Tillgång här.
Köp och sälj aktier i PRE-IPO-företag med PREIPO®. Tillgång här.
Källa: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-04-994/

Tidsstämpel: Maj 4, 2023

Eftervalsfri beredning av högkvalitativa fysiska qubits

Återutgiven av Platon

Abstrakt

► BibTeX-data

► Referenser

Citerad av

Mer från Quantum Journal

Extraktion av ergotropi: fri energi bunden och applicering på motorer med öppen cykel

Inkompatibilitet för kvantinstrument

Abstraqt: Analys av kvantkretsar via abstrakt stabilisatorsimulering

Kontinuerlig-variabel förveckling genom centrala krafter: Tillämpning på gravitation mellan kvantmassor

Hybridiserade metoder för kvantsimulering i interaktionsbilden

Topologiska felkorrigerande processer från integraler med fixpunktsvägar

Sammansatt säker enhetsoberoende kryptering med certifierad radering

Energibesparing och fluktuationssats är oförenliga för kvantarbete

TensorCircuit: ett Quantum Software Framework för NISQ-eran

Om Oss

Vertikal sökning och Ai

plattform

Håll kontakten

Konto