Yüksek kaliteli fiziksel kübitlerin seçim sonrası hazırlanması

Yüksek kaliteli fiziksel kübitlerin seçim sonrası hazırlanması

Zaman Damgası: 4 Mayıs 2023 8:22

Ben Barber, Neil I. Gillespie ve JM Taylor

Riverlane, Cambridge, İngiltere

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

Tutarlı işlemler için hızla gelişen kapı sadakatleri, durum hazırlığı ve ölçümündeki (SPAM) hataların, kuantum bilgisayarların hataya dayanıklı çalışması için baskın bir hata kaynağı olabileceği anlamına gelir. Bu, özellikle ölçüm doğruluğu ve kübit ömürlerindeki ödünleşimlerin genel performansı sınırladığı süper iletken sistemlerde ciddidir. Neyse ki, hazırlık ve ölçümün esasen klasik doğası, klasik kontrol ve seçim sonrası ile birleştirilmiş yardımcı kübitleri kullanarak kaliteyi iyileştirmek için çok çeşitli teknikleri mümkün kılar. Bununla birlikte, uygulamada, seçim sonrası, sendrom çıkarma gibi süreçlerin programlanmasını büyük ölçüde karmaşıklaştırır. Burada, hesaplama temelini doğrusal olmayan bir şekilde değiştirmek için CNOT ve Toffoli kapılarını kullanmak yerine, seçim sonrası olmadan yüksek kaliteli |0$rangle$ durumları hazırlayan bir kuantum devreleri ailesi sunuyoruz. İki kübitlik geçit aslına uygunluk hataları %0.2'nin altına düştüğünde anlamlı performans geliştirmeleri ve yerel Toffoli kapıları mevcut olduğunda daha da iyi performans buluyoruz.

Yüksek kaliteli fiziksel kübitlerin seçim sonrası ücretsiz hazırlanması PlatoBlockchain Veri Zekası. Dikey Arama. Ai.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell ve diğerleri. Programlanabilir bir süper iletken işlemci kullanarak kuantum üstünlüğü. 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 ve Matthew T. Rakher. Üçlü kuantum noktalı döndürme kübitlerinde hızlı ve yüksek doğrulukta durum hazırlığı ve ölçümü. PRX Quantum, 3: 010352, Mart 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 ve Rutger Vrijen. Algoritmik soğutma ve ölçeklenebilir NMR kuantum bilgisayarları. Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları, 99 (6): 3388–3393, 2002. 10.1073/​pnas.241641898.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.241641898

[4] Gilles Brassard, Yuval Elias, Tal Mor ve Yossi Weinstein. Algoritmik soğutmanın beklentileri ve sınırlamaları. 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 ve DR Leibrandt. Sistematik belirsizliği ${27}^{{-}10}$'ın altında olan $^{18}$Al$^{+}$ kuantum mantık saati. fizik Rev. Lett., 123: 033201, Temmuz 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 Defef. Yquant: Kuantum devrelerini insan tarafından okunabilir bir dilde dizgi. 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 ve Brian Mortimer. Permütasyon grupları. 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 ve Robert J. Schoelkopf. Çok seviyeli süper iletken devrelerde kodlanmış kübitlerin yüksek doğrulukta ölçümü. fizik Rev. X, 10: 011001, Ocak 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 ve Yossi Weinstein. Yarı optimal uygulanabilir algoritmik soğutma. fizik Rev. A, 83: 042340, Nisan 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 ve Rainer Blatt. Döngü kıyaslama yoluyla büyük ölçekli kuantum bilgisayarları karakterize etme. 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 ve Vwani Roychowdhury. Spinlerin algoritmik soğutulması: Polarizasyonu artırmak için pratik bir yöntem. 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. Kuantum Kapıları Tarafından Üretilen Grupların Analizi. Doktora tezi, Toledo Üniversitesi, 2009.

[13] Michael R. Geller ve Mingyu Sun. Multiqubit ölçüm hatalarının verimli bir şekilde düzeltilmesine doğru: çift korelasyon yöntemi. Kuantum Bilimi ve Teknolojisi, 6 (2): 025009, Şubat 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 ve Benjamin Nachman. Aktif okuma hatası azaltma. fizik Rev. A, 105: 012419, Ocak 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 ve DJ Wineland. Tekrarlayan kuantum yıkıma uğramama ölçümleri yoluyla yüksek doğrulukta uyarlanabilir qubit tespiti. fizik Rev. Lett., 99: 120502, Eylül 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. Gürültünün üstesinden gelmek: Kuantumla sınırlı amplifikatörler, IBM kuantum sistemlerinin okumasını güçlendirir. IBM Research Blog, Ocak 2020. URL https:///​/​www.ibm.com/​blogs/​research/​2020/​01/​quantum-limited-amplifiers/​. https://​/​www.ibm.com/​blogs/​research/​2020/​01/​kuantum sınırlı kuvvetlendiriciler/​.
https://​/​www.ibm.com/​blogs/​research/​2020/​01/​kuantumla sınırlı kuvvetlendiriciler/​

[17] L. Jiang, JS Hodges, JR Maze, P. Maurer, JM Taylor, DG Cory, PR Hemmer, RL Walsworth, A. Yacoby, AS Zibrov ve MD Lukin. Nükleer spin yardımcıları ile kuantum mantığı aracılığıyla tek bir elektronik spinin tekrarlanan okuması. 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 ve Tal Mor. Kuantum hesaplamada durum hazırlığı ve ölçüm hatalarını çözmek için algoritmik soğutma. Fiziksel İnceleme 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 ve Ilya S. Besedin . Ayarlanabilir bir kuplör kullanan fluxonium'larda yüksek doğrulukta iki qubit kapılar. npj Kuantum Bilgisi, 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 ve R. McDermott. Çip üzerinde bir mikrodalga foton sayacı kullanılarak süper iletken bir kübitin yüksek doğrulukta ölçümü. fizik Rev. X, 11: 011027, Şubat 2021. 10.1103/​PhysRevX.11.011027. URL https://​/doi.org/​10.1103/​PhysRevX.11.011027.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011027

[21] Nehir yolu. Bu makalenin arkasındaki kaynak kodu ve veriler. Github, Ağustos 2022. URL https:///​/​github.com/​riverlane/​post-selection olmadan saflaştırma. https://​/github.com/​riverlane/​seçim sonrası arındırma.
https://​/github.com/​riverlane/​son seçim olmadan arıtma

[22] Leonard J. Schulman ve Umesh V. Vazirani. Moleküler ölçekli ısı motorları ve ölçeklenebilir kuantum hesaplama. Hesaplama Teorisi Üzerine Otuz Birinci Yıllık ACM Sempozyumu Tutanakları'nda, STOC '99, sayfa 322–329, New York, NY, ABD, 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 ve William D. Oliver. Ayarlanabilir bir kuplör ile yüksek doğrulukta CZ ve ZZ içermeyen iSWAP kapılarının gerçekleştirilmesi. fizik Rev. X, 11: 021058, Haziran 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 ve Yuuki Tokunaga. Evrensel bir hata azaltma tekniği olarak kuantum hata azaltma: NISQ'dan hataya dayanıklı kuantum hesaplama dönemlerine kadar uygulamalar. PRX Quantum, 3: 010345, Mart 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 ve Jay M. Gambetta. Kısa derinlikli kuantum devreleri için hata azaltma. fizik Rev. Lett., 119: 180509, Kasım 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 ve Jungsang Kim. Bireysel kübit adreslemesi için mikroelektromekanik sistem tabanlı ışın yönlendirme sistemi kullanan yüksek doğruluklu iki kübitli kapılar. fizik Rev. Lett., 125: 150505, Ekim 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. 11 kübitlik bir kuantum bilgisayarı kıyaslama. 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 ve Vladan Vuletić. Atom toplulukları kullanılarak bir Rydberg kübitinin hızlı hazırlanması ve saptanması. fizik Rev. Lett., 127: 050501, Temmuz 2021. 10.1103/​PhysRevLett.127.050501. URL https://​/doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.050501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.050501

Alıntılama

[1] Adam Kinos ve Klaus Mølmer, "Eksitasyonla bloke edilmiş bir atomik kuantum kaydında optik çoklu kübit kapı işlemleri", Fiziksel İnceleme Araştırması 5 1, 013205 (2023).

Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2023-05-06 00:27:38) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.

On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2023-05-06 00:27:36).

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.

Zaman Damgası:

Den fazla Kuantum Günlüğü