การเตรียมคิวบิตเชิงกายภาพคุณภาพสูงโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายหลังการเลือก

การเตรียมคิวบิตเชิงกายภาพคุณภาพสูงโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายหลังการเลือก

เบน บาร์เบอร์, นีล ไอ. กิลเลสปี และเจเอ็ม เทย์เลอร์

ริเวอร์เลน เคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร

พบบทความนี้ที่น่าสนใจหรือต้องการหารือ? Scite หรือแสดงความคิดเห็นใน SciRate.

นามธรรม

การปรับปรุงความเที่ยงตรงของเกตอย่างรวดเร็วสำหรับการดำเนินงานที่สอดคล้องกันหมายความว่าข้อผิดพลาดในการเตรียมสถานะและการวัด (SPAM) อาจกลายเป็นแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่สำคัญสำหรับการดำเนินการที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม กรณีนี้เกิดขึ้นเฉียบพลันโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบตัวนำยิ่งยวด ซึ่งการแลกกับความเที่ยงตรงในการวัดและอายุการใช้งานของคิวบิตทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมมีจำกัด โชคดีที่ลักษณะดั้งเดิมของการเตรียมและการวัดทำให้เกิดเทคนิคที่หลากหลายในการปรับปรุงคุณภาพโดยใช้คิวบิตเสริมรวมกับการควบคุมแบบคลาสสิกและหลังการคัดเลือก อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ หลังการคัดเลือกจะทำให้การกำหนดเวลาของกระบวนการต่างๆ เช่น การสกัดกลุ่มอาการมีความซับซ้อนอย่างมาก ที่นี่เรานำเสนอกลุ่มวงจรควอนตัมที่เตรียมสถานะ |0$rangle$ คุณภาพสูงโดยไม่มีการเลือกภายหลัง แทนที่จะใช้เกต CNOT และ Toffoli เพื่อเปลี่ยนพื้นฐานการคำนวณแบบไม่เชิงเส้น เราพบการปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญเมื่อข้อผิดพลาดความเที่ยงตรงของเกตสองคิวบิตต่ำกว่า 0.2% และประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้นเมื่อมีเกต Toffoli แบบเนทีฟพร้อมใช้งาน

► ข้อมูล BibTeX

► ข้อมูลอ้างอิง

[1] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell และคณะ อำนาจสูงสุดของควอนตัมโดยใช้โปรเซสเซอร์ตัวนำยิ่งยวดที่ตั้งโปรแกรมได้ ธรรมชาติ 574 (7779): 505–510, 2019 10.1038/s41586-019-1666-5.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1666-5

[2] เจค็อบ ซี. บลูมอฟฟ์, แอนดรูว์ เอส. แพน, ไทเลอร์ อี. คีทติ้ง, รีด ดับเบิลยู. แอนดรูว์, เดวิด ดับเบิลยู. บาร์นส์, เทเรซา แอล. เบรชท์, เอ็ดเวิร์ด ที. โครก, ลาร์เคน อี. ยูลิสส์, เจค็อบ เอ. ฟาสต์, เคลย์ตัน เอซี แจ็คสัน, แอรอน เอ็ม. โจนส์, โจเซฟ เคิร์กฮอฟ, โรเบิร์ต เค. แลนซา, เคท ราช, ไบรอัน เจ. โธมัส, โรแลนด์ เวลันตา, แอรอน เจ. ไวน์สไตน์, แธดเดียส ดี. แลดด์, เควิน เอง, แมทธิว จี. บอร์เซลลี, แอนดรูว์ ที. ฮันเตอร์ และแมทธิว ที. ราเกอร์. การเตรียมและการวัดสถานะที่รวดเร็วและเที่ยงตรงสูงในสปินคิวบิตแบบควอนตัมจุดสามจุด PRX Quantum, 3: 010352 มี.ค. 2022 10.1103/​PRXQuantum.3.010352 URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.3.010352.
https://doi.org/10.1103/​PRXQuantum.3.010352

[3] พี. ออสการ์ บอยกิน, ทัล มอร์, ววานี รอยเชาว์ดูรี, ฟาร์รอก วาตัน และรัทเกอร์ วิริเยน การระบายความร้อนด้วยอัลกอริทึมและคอมพิวเตอร์ควอนตัม NMR ที่ปรับขนาดได้ การดำเนินการของ National Academy of Sciences, 99 (6): 3388–3393, 2002. 10.1073/pnas.241641898.
https://doi.org/10.1073/​pnas.241641898

[4] จิลส์ บราสซาร์ด, ยูวาล เอเลียส, ทัล มอร์ และยอสซี ไวน์สไตน์ อนาคตและข้อจำกัดของการระบายความร้อนด้วยอัลกอริทึม 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] เอสเอ็ม บริวเวอร์, เจ.-เอส. Chen, AM Hankin, ER Clements, CW Chou, DJ Wineland, DB Hume และ DR Leibrandt $^{27}$Al$^{+}$ นาฬิกาควอนตัมลอจิกที่มีความไม่แน่นอนอย่างเป็นระบบต่ำกว่า ${10}^{{-}18}$ ฟิสิกส์ รายได้ Lett., 123: 033201, ก.ค. 2019. 10.1103/​PhysRevLett.123.033201. URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.033201.
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.123.033201

[6] เบนจามิน เดเซฟ. Yquant: การเรียงพิมพ์วงจรควอนตัมในภาษาที่มนุษย์อ่านได้ 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] จอห์น ดี. ดิกสัน และไบรอัน มอร์ติเมอร์ กลุ่มการเรียงสับเปลี่ยน สปริงเกอร์ นิวยอร์ก รัฐนิวยอร์ก 1996 10.1007/978-1-4612-0731-3
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-1-4612-0731-3

[8] ซัลวาทอเร เอส. เอลเดอร์, คริสโตเฟอร์ เอส. หวัง, ฟิลิป ไรน์โฮลด์, คอนเนอร์ ที. ฮานน์, เควิน เอส. โชว, ไบรอัน เจ. เลสเตอร์, แซร์จ โรเซนบลัม, ลุยจิ ฟรันซิโอ, เหลียง เจียง และโรเบิร์ต เจ. สโคเอลคอฟ การวัดความเที่ยงตรงสูงของคิวบิตที่เข้ารหัสในวงจรตัวนำยิ่งยวดหลายระดับ ฟิสิกส์ รายได้ X, 10: 011001, ม.ค. 2020 10.1103/​PhysRevX.10.011001 URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.10.011001.
https://doi.org/10.1103/​PhysRevX.10.011001

[9] ยูวัล เอเลียส, ทัล มอร์ และยอสซี ไวน์สไตน์ การระบายความร้อนด้วยอัลกอริธึมกึ่งปฏิบัติที่เหมาะสมที่สุด ฟิสิกส์ รายได้ A, 83: 042340, เม.ย. 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 และ Rainer Blatt การแสดงคุณลักษณะของคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ผ่านการวัดประสิทธิภาพวงจร การสื่อสารทางธรรมชาติ, 10 (1): 1–7, 2019. 10.1038/s41467-019-13068-7.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-13068-7

[11] โฮเซ่ เอ็ม. เฟอร์นันเดซ, เซธ ลอยด์, ทัล มอร์ และววานี รอยโชวดูรี การระบายความร้อนด้วยอัลกอริทึมของการหมุน: วิธีการปฏิบัติเพื่อเพิ่มโพลาไรเซชัน วารสารนานาชาติด้านข้อมูลควอนตัม, 02 (04): 461–477, 2004 10.1142/​S0219749904000419 URL https://​/​doi.org/​10.1142/​S0219749904000419.
https://doi.org/​10.1142/​S0219749904000419

[12] เดวิด กาจิวสกี้. การวิเคราะห์กลุ่มที่สร้างโดยควอนตัมเกตส์ วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก มหาวิทยาลัยโทเลโด 2009

[13] ไมเคิล อาร์ เกลเลอร์ และ มินกยู ซุน สู่การแก้ไขข้อผิดพลาดในการวัดมัลติคิวบิตอย่างมีประสิทธิภาพ: วิธีความสัมพันธ์แบบคู่ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัม 6 (2): 025009 ก.พ. 2021 10.1088/​2058-9565/​abd5c9 URL https://​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​abd5c9.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​abd5c9

[14] รีเบคก้า ฮิกส์, ไบรซ์ โคบริน, คริสเตียน ดับเบิลยู. บาวเออร์ และเบนจามิน แนชแมน การลดข้อผิดพลาดในการอ่านข้อมูลที่ใช้งานอยู่ ฟิสิกส์ รายได้ A, 105: 012419, ม.ค. 2022 10.1103/​PhysRevA.105.012419 URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.105.012419.
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.105.012419

[15] ดีบี ฮูม, ที. โรเซนแบนด์ และดีเจ ไวน์แลนด์ การตรวจจับควิบิตแบบปรับตัวที่มีความเที่ยงตรงสูงผ่านการวัดควอนตัมไม่ทำลายแบบซ้ำๆ ฟิสิกส์ รายได้ Lett., 99: 120502, ก.ย. 2007. 10.1103/​PhysRevLett.99.120502. URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.99.120502.
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.99.120502

[16] ไอบีเอ็ม. เหนือสิ่งอื่นใด: แอมพลิฟายเออร์จำกัดควอนตัมเสริมพลังการอ่านข้อมูลของระบบควอนตัมของ IBM บล็อกการวิจัยของ IBM มกราคม 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] แอล. เจียง, เจเอส ฮอดจ์ส, เจอาร์ เมซ, พี. เมาเรอร์, เจเอ็ม เทย์เลอร์, ดีจี คอรี, พีอาร์ เฮมเมอร์, RL วอลส์เวิร์ธ, เอ. ยาโคบี, เอเอส ซิบรอฟ และเอ็มดี ลูคิน การอ่านค่าการหมุนทางอิเล็กทรอนิกส์ครั้งเดียวซ้ำๆ ผ่านทางตรรกะควอนตัมพร้อมกับการหมุนด้วยนิวเคลียร์ วิทยาศาสตร์, 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] เรย์มอนด์ ลาฟลามม์, จูนัน ลิน และทัล มอร์ การระบายความร้อนด้วยอัลกอริทึมสำหรับการแก้ไขการเตรียมสถานะและข้อผิดพลาดในการวัดในการคำนวณควอนตัม การตรวจร่างกาย 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 และ Ilya S. Besedin . ประตูสองคิวบิตที่มีความเที่ยงตรงสูงบนฟลักซ์โซเนียมโดยใช้ตัวเชื่อมต่อที่ปรับได้ ข้อมูลควอนตัม npj, 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, บีจี คริสเตนเซน, D. Sank, TC White, A. Vainsencher, M. Giustina, A. Megrant, B. Burkett, BLT Plourde และ R. McDermott การวัดความเที่ยงตรงสูงของคิวบิตตัวนำยิ่งยวดโดยใช้ตัวนับโฟตอนไมโครเวฟบนชิป ฟิสิกส์ รายได้ X, 11: 011027, ก.พ. 2021 10.1103/​PhysRevX.11.011027 URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.11.011027.
https://doi.org/10.1103/​PhysRevX.11.011027

[21] ริเวอร์เลน. ซอร์สโค้ดและข้อมูลที่อยู่เบื้องหลังบทความนี้ Github ส.ค. 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] ลีโอนาร์ด เจ. ชูลมาน และอูเมช วี. วาซิรานี เครื่องยนต์ความร้อนระดับโมเลกุลและการคำนวณควอนตัมแบบปรับขนาดได้ ในการดำเนินการของการประชุมวิชาการ ACM ประจำปีครั้งที่สามสิบเอ็ดเรื่องทฤษฎีคอมพิวเตอร์, STOC '99, หน้า 322–329, นิวยอร์ก, นิวยอร์ก, สหรัฐอเมริกา, 1999 สมาคมเครื่องจักรคอมพิวเตอร์ ไอ 1581130678. 10.1145/​301250.301332. URL https://​/​doi.org/​10.1145/​301250.301332.
https://doi.org/10.1145/​301250.301332

[23] ยังคิว ซุง, ลีออน ดิง, โจเชน เบรามุลเลอร์, อันตติ เวปซาไลเนน, บาราธ คานแนน, มอร์เทน เคียร์การ์ด, อามี กรีน, กาเบรียล โอ. ซามัค, คริส แมคเนลลี, เดวิด คิม, อเล็กซานเดอร์ เมลวิลล์, เบธานี เอ็ม. นีดซีลสกี้, มอลลี อี. ชวาร์ตษ์, โจนิลิน แอล. โยเดอร์, เทอร์รี พี. ออร์แลนโด, ไซมอน กุสตาฟสัน และวิลเลียม ดี. โอลิเวอร์ ทำให้เกิดประตู iSWAP ที่ไม่มี CZ และ ZZ ที่มีความเที่ยงตรงสูงพร้อมตัวเชื่อมต่อที่ปรับได้ ฟิสิกส์ รายได้ X, 11: 021058 มิ.ย. 2021 10.1103/​PhysRevX.11.021058 URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.11.021058.
https://doi.org/10.1103/​PhysRevX.11.021058

[24] ยาสุนาริ ซูซูกิ, สึกุรุ เอนโดะ, เคสุเกะ ฟูจิอิ และยูกิ โทคุนางะ การลดข้อผิดพลาดควอนตัมเป็นเทคนิคการลดข้อผิดพลาดสากล: การประยุกต์ใช้งานจาก NISQ ไปจนถึงยุคการประมวลผลควอนตัมที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด PRX Quantum, 3: 010345 มี.ค. 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 และ Jay M. Gambetta การลดข้อผิดพลาดสำหรับวงจรควอนตัมความลึกสั้น ฟิสิกส์ รายได้ Lett. 119: 180509 พ.ย. 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 และ Jungsang Kim ประตูสองคิวบิตที่มีความเที่ยงตรงสูงโดยใช้ระบบบังคับเลี้ยวแบบบีมที่ใช้ระบบไมโครไฟฟ้าเชิงกลสำหรับการระบุที่อยู่ควิบิตแต่ละรายการ ฟิสิกส์ สาธุคุณเลตต์ 125: 150505 ต.ค. 2020 10.1103/​PhysRevLett.125.150505 URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.150505.
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.150505

[27] เคนเนธ ไรท์, คริสติน เอ็ม. เบ็ค, ซี เดบนาธ, เจเอ็ม อามินี, วาย. นัม, เอ็น. กราซีเซียก, เจ.-เอส. Chen, NC Pisenti, M. Chmielewski, C. Collins และคณะ การเปรียบเทียบคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาด 11 คิวบิต การสื่อสารทางธรรมชาติ, 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 และ Vladan Vuletić การเตรียมและการตรวจจับ Rydberg qubit อย่างรวดเร็วโดยใช้ชุดอะตอม ฟิสิกส์ รายได้ Lett., 127: 050501, ก.ค. 2021. 10.1103/​PhysRevLett.127.050501. URL https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.050501.
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.050501

อ้างโดย

[1] Adam Kinos และ Klaus Mølmer, “การทำงานของเกตมัลติคิวบิตแบบออปติคอลในการลงทะเบียนควอนตัมอะตอมที่ถูกบล็อกด้วยการกระตุ้น”, การวิจัยทบทวนทางกายภาพ 5 1, 013205 (2023).

การอ้างอิงข้างต้นมาจาก are อบต./นาซ่าโฆษณา (ปรับปรุงล่าสุดสำเร็จ 2023-05-06 00:27:38 น.) รายการอาจไม่สมบูรณ์เนื่องจากผู้จัดพิมพ์บางรายไม่ได้ให้ข้อมูลอ้างอิงที่เหมาะสมและครบถ้วน

On บริการอ้างอิงของ Crossref ไม่พบข้อมูลอ้างอิงงาน (ความพยายามครั้งสุดท้าย 2023-05-06 00:27:36)

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก วารสารควอนตัม