پوشیدہ الٹا استعمال کرتے ہوئے پھنسے ہوئے آئن کوانٹم پروسیسر میں مربوط غلطیوں کو نمایاں کرنا اور ان کو کم کرنا

پوشیدہ الٹا استعمال کرتے ہوئے پھنسے ہوئے آئن کوانٹم پروسیسر میں مربوط غلطیوں کو نمایاں کرنا اور ان کو کم کرنا

سوارندیپ مجمدر1,2، کرسٹوفر جی ییل3، ٹائٹس ڈی مورس4، ڈینیل ایس لوبسر3، ایشلین ڈی برچ3، میتھیو این ایچ چو3,5,6، میلیسا سی ریویل3، سوسن ایم کلارک3، اور رافیل سی پوسر4

1ڈیوک کوانٹم سینٹر، ڈیوک یونیورسٹی، ڈرہم، این سی 27701، USA
2الیکٹریکل اور کمپیوٹر انجینئرنگ کا شعبہ، ڈیوک یونیورسٹی، ڈرہم، NC 27708 USA
3سینڈیا نیشنل لیبارٹریز، البوکرک، NM 87123، USA
4کوانٹم انفارمیشن سائنس سیکشن، اوک رج نیشنل لیبارٹری، اوک رج، TN 37831، USA
5طبیعیات اور فلکیات کا شعبہ، نیو میکسیکو یونیورسٹی، البوکرک، NM 87131، USA
6سینٹر فار کوانٹم انفارمیشن اینڈ کنٹرول، یونیورسٹی آف نیو میکسیکو، البوکرک، NM 87131، USA

اس کاغذ کو دلچسپ لگتا ہے یا اس پر بات کرنا چاہتے ہیں؟ SciRate پر تبصرہ کریں یا چھوڑیں۔.

خلاصہ

کوانٹم کمپیوٹنگ ٹیسٹ بیڈز qubits کے چھوٹے مجموعوں پر اعلیٰ مخلص کوانٹم کنٹرول کی نمائش کرتے ہیں، جس سے درست، دوبارہ قابل عمل آپریشنز کی کارکردگی کو قابل بنایا جاتا ہے جس کے بعد پیمائش ہوتی ہے۔ فی الحال، یہ شور مچانے والے انٹرمیڈیٹ پیمانے کے آلات ڈیکوہرنس سے پہلے کافی تعداد میں ترتیب وار کارروائیوں کی حمایت کر سکتے ہیں جیسے کہ قریبی مدت کے الگورتھم کو قربت کی درستگی کے ساتھ انجام دیا جا سکتا ہے (جیسے کوانٹم کیمسٹری کے مسائل کے لیے کیمیائی درستگی)۔ اگرچہ ان الگورتھم کے نتائج نامکمل ہیں، لیکن یہ خامیاں بوٹسٹریپ کوانٹم کمپیوٹر ٹیسٹ بیڈ کی ترقی میں مدد کر سکتی ہیں۔ پچھلے کچھ سالوں میں ان الگورتھم کے مظاہرے، اس خیال کے ساتھ کہ نامکمل الگورتھم کی کارکردگی کوانٹم پروسیسر میں شور کے کئی غالب ذرائع کی وجہ سے ہو سکتی ہے، جسے الگورتھم کے عمل کے دوران یا پوسٹ پروسیسنگ کے دوران ماپا اور کیلیبریٹ کیا جا سکتا ہے۔ عام کمپیوٹیشنل نتائج کو بہتر بنانے کے لیے شور کی تخفیف کا استعمال۔ اس کے برعکس، شور کی تخفیف کے ساتھ مل کر بینچ مارک الگورتھم شور کی نوعیت کی تشخیص میں مدد کر سکتے ہیں، چاہے وہ منظم ہو یا خالصتاً بے ترتیب۔ یہاں، ہم ٹریپ آئن ٹیسٹ بیڈز میں ایک خصوصیت کے آلے کے طور پر ہم آہنگ شور کم کرنے کی تکنیک کے استعمال کا خاکہ پیش کرتے ہیں۔ ہم شور مچانے والے ڈیٹا کی ماڈل فٹنگ کرتے ہیں تاکہ حقیقت پسندانہ طبیعیات پر مرکوز شور کے ماڈلز کی بنیاد پر شور کے ماخذ کا تعین کیا جا سکے اور یہ ظاہر کیا جا سکے کہ نظامی شور کی افزائش کے ساتھ ساتھ غلطی کی تخفیف کی اسکیموں سے شور کے ماڈل کی کٹوتی کے لیے مفید ڈیٹا فراہم کیا جاتا ہے۔ مزید، نچلے درجے کے شور کے ماڈل کی تفصیلات کو قریبی مدت کے الگورتھم کی ایپلیکیشن مخصوص کارکردگی کے ساتھ مربوط کرنے کے لیے، ہم تجرباتی طور پر مختلف انجکشن شدہ شور کے ذرائع کے ساتھ غلطی کی تخفیف کی تکنیکوں کے تحت تغیراتی الگورتھم کے نقصان کا منظرنامہ تیار کرتے ہیں۔ اس قسم کا کنکشن ایپلیکیشن سے آگاہ ہارڈویئر کوڈسائن کو قابل بناتا ہے، جس میں مخصوص ایپلی کیشنز میں شور کے سب سے اہم ذرائع، جیسے کوانٹم کیمسٹری، بعد کی ہارڈویئر نسلوں میں بہتری کا مرکز بن جاتے ہیں۔

NISQ دور کے کوانٹم کمپیوٹر، اپنی تعریف کے مطابق، شور مچانے والے اور نامکمل ہیں، سرکٹ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے غلطیوں کو کم کرنے کے طریقوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس مقالے میں، ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ ایک تکنیک جسے پوشیدہ الٹا کہا جاتا ہے، غلطی کو کم کرنے کے ساتھ ساتھ غلطی کی خصوصیت کے لیے بھی ایک طریقہ کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ پوشیدہ الٹا غیر مقامی جامع دروازوں کے ساتھ سرکٹس بنانے کی صلاحیت پر انحصار کرتے ہیں جو خود سے جڑے ہوئے ہیں (جیسے کہ Hadamard یا controlled-NOT)، یعنی وہ ہارڈ ویئر کے مقامی دروازوں کی ایک سیریز کے ذریعے یا وہی مقامی دروازے الٹے ہوئے ہیں۔ سائن اور ٹائم آرڈرنگ میں۔ پھنسے ہوئے آئن کوانٹم کمپیوٹر کا استعمال کرتے ہوئے، ہم سب سے پہلے ایک تجربے کا مظاہرہ کرتے ہیں جس میں ہدامارڈ اور اس کے الٹے کو چھوٹی غلطی کی گردشوں کے ساتھ تبدیل کیا جاتا ہے۔ نتائج کو ایک سادہ ماڈل میں فٹ کر کے، ہم اس کے بعد سسٹم میں مربوط غلطیوں کی نشاندہی کرنے کے قابل ہو جاتے ہیں، اور دیکھتے ہیں کہ یہ غلطیاں وقت کے ساتھ کس طرح بڑھتی ہیں۔ اس کے بعد ہم مختلف کوانٹم ایگنسولور کے اندر کنٹرولڈ-نوٹ اور اس کے الٹا استعمال کرتے ہیں۔ جان بوجھ کر غلطی کے انجیکشن کے ذریعے، ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ چھپے ہوئے الٹا پروٹوکول کے ذریعے بنائے گئے سرکٹس ایک اور غلطی کو کم کرنے کی تکنیک، بے ترتیب کمپائلنگ سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ ہم اس نظام میں خرابی کی تخفیف کا مزید جائزہ فرمیونک ڈینسٹی میٹرک پیوریفیکیشن کے ذریعے کرتے ہیں، جو ایک پوسٹ پروسیسنگ طریقہ کار ہے۔ اس امتحان کے ذریعے، ہم نے پایا کہ ہارڈ ویئر پر غلطی کے ذرائع کو نمایاں کرنے اور پھر اسی نقطہ نظر سے تخفیف کرنے کے لیے ایک ہی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، یعنی پوشیدہ الٹا NISQ دور کے کوانٹم کمپیوٹرز کے لیے ایک طاقتور ٹول ہے۔

► BibTeX ڈیٹا

► حوالہ جات

ہے [1] جے جے والمین اور جے ایمرسن، فزیکل ریویو اے 94، 052325 (2016)، ناشر: امریکن فزیکل سوسائٹی۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.94.052325

ہے [2] B. Zhang, S. Majumder, PH Leung, S. Crain, Y. Wang, C. Fang, DM Debroy, J. Kim, and KR Brown, Phys. Rev. اپلائیڈ 17، 034074 (2022)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevApplied.17.034074

ہے [3] L. Egan, DM Debroy, C. Noel, A. Risinger, D. Zhu, D. Biswas, M. Newman, M. Li, KR Brown, M. Cetina, and C. Monroe, Nature 598, 281 (2021) .
https://​doi.org/​10.1038/​s41586-021-03928-y

ہے [4] S. Krinner, N. Lacroix, A. Remm, A. Di Paolo, E. Genois, C. Leroux, C. Hellings, S. Lazar, F. Swiadek, J. Herrmann, GJ Norris, CK Andersen, M. Müller , A. Blais, C. Eichler, and A. Wallraff, Nature 605, 669 (2022)۔
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-04566-8

ہے [5] C. Ryan-Anderson, J. Bohnet, K. Lee, D. Gresh, A. Hankin, J. Gaebler, D. Francois, A. Chernoguzov, D. Lucchetti, N. Brown, T. Gatterman, S. Halit, K. Gilmore, J. Gerber, B. Neyenhuis, D. Hayes, and R. Stutz, Physical Review X 11, 041058 (2021)، ناشر: امریکن فزیکل سوسائٹی۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.11.041058

ہے [6] R. Blume-Kohout, JK Gamble, E. Nielsen, J. Mizrahi, JD Sterk, and P. Maunz, arXiv preprint arXiv:1310.4492 (2013)۔
https://​doi.org/​10.48550/​arXiv.1310.4492
آر ایکس سی: 1310.4492

ہے [7] بی آر جانسن، ایم پی ڈی۔ Silva, CA Ryan, S. Kimmel, JM Chow, and TA Ohki, New Journal of Physics 17, 113019 (2015), ناشر: IOP Publishing۔
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​11/​113019

ہے [8] E. Nielsen, K. Rudinger, T. Proctor, K. Young, and R. Blume-Kohout, New Journal of Physics 23, 093020 (2021)۔
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac20b9

ہے [9] PD Nation, H. Kang, N. Sundaresan, and JM Gambetta, PRX Quantum 2, 040326 (2021)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.2.040326

ہے [10] Y. Kim, CJ Wood, TJ Yoder, ST Merkel, JM Gambetta, K. Temme, and A. Kandala, Nature Physics 10.1038/​s41567-022-01914-3 (2023)۔
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01914-3

ہے [11] E. Peters, ACY Li, and GN Perdue, arXiv:2105.08161 [quant-ph] (2021), arXiv: 2105.08161۔
https://​doi.org/​10.48550/​arXiv.2105.08161
آر ایکس سی: 2105.08161

ہے [12] A. Strikis, D. Qin, Y. Chen, SC Benjamin, and Y. Li, PRX Quantum 2, 040330 (2021)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.2.040330

ہے [13] C. Pveteau, D. Sutter, S. Bravyi, JM Gambetta, and K. Temme, Phys. Rev. Lett. 127، 200505 (2021)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.200505

ہے [14] R. LaRose, A. Mari, S. Kaiser, PJ Karalekas, AA Alves, P. Czarnik, M. El Mandouh, MH Gordon, Y. Hindy, A. Robertson, P. Thakre, M. Wahl, D. Samuel, R. Mistri, M. Tremblay, N. Gardner, NT Stemen, N. Shammah, and WJ Zeng, Quantum 6, 774 (2022)۔
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-08-11-774

ہے [15] S. Zhang, Y. Lu, K. Zhang, W. Chen, Y. Li, J.-N. Zhang, and K. Kim, Nature Communications 11, 587 (2020), arXiv: 1905.10135۔
https://​doi.org/​10.1038/​s41467-020-14376-z

ہے [16] P. Czarnik, A. Arrasmith, PJ Coles, and L. Cincio, Quantum 5, 592 (2021)۔
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-11-26-592

ہے [17] Y. Suzuki, S. Endo, K. Fujii, and Y. Tokunaga, PRX Quantum 3, 010345 (2022)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.3.010345

ہے [18] K. Temme, S. Bravyi, اور JM Gambetta, Phys. Rev. Lett. 119، 180509 (2017)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.180509

ہے [19] E. vd Berg, ZK Minev, A. Kandala, and K. Temme, arXiv preprint arXiv:2201.09866 (2022)۔
https://​doi.org/​10.48550/​arXiv.2201.09866
آر ایکس سی: 2201.09866

ہے [20] V. Leyton-Ortega, S. Majumder, and RC Pooser, Quantum Science and Technology 8, 014008 (2022)۔
https://​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​aca92d

ہے [21] K. Yeter-Aydeniz, BT Gard, J. Jakowski, S. Majumder, GS Barron, G. Siopsis, TS Humble, and RC Pooser, Advanced Quantum Technologies 4, 2100012 (2021)۔
https://​doi.org/​10.1002/​qute.202100012

ہے [22] SM Clark, D. Lobser, MC Revelle, CG Yale, D. Bossert, AD Burch, MN Chow, CW Hogle, M. Ivory, J. Pehr, B. Salzbrenner, D. Stick, W. Sweatt, JM Wilson, E Winrow، اور P. Maunz، کوانٹم انجینئرنگ 2، 1 (2021) پر IEEE ٹرانزیکشنز۔
https://​doi.org/​10.1109/​TQE.2021.3096480

ہے [23] S. Olmschenk, KC Younge, DL Moehring, DN Matsukevich, P. Maunz, and C. Monroe, Phys. Rev. A 76, 052314 (2007)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.76.052314

ہے [24] P. Maunz، ٹیک. Rep. SAND2016-0796R 10.2172/​1237003 (2016)۔
https://​doi.org/​10.2172/​1237003

ہے [25] D. Hayes, DN Matsukevich, P. Maunz, D. Hucul, Q. Quraishi, S. Olmschenk, W. Campbell, J. Mizrahi, C. Senko, and C. Monroe, Phys. Rev. Lett. 104، 140501 (2010)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.104.140501

ہے [26] S. Debnath, NM Linke, C. Figgatt, KA Landsman, K. Wright, and C. Monroe, Nature 536, 63 (2016)۔
https://​doi.org/​10.1038/​nature18648

ہے [27] PJ Lee, K.A. برک مین، ایل ڈیسلوریئرز، پی سی ہالجان، ایل ایم۔ Duan, and C. Monroe, Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics 7, S371 (2005)۔
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1464-4266/​7/​10/​025

ہے [28] L. Deslauriers, PC Haljan, PJ Lee, K.-A. برک مین، بی بی بلینوف، ایم جے میڈسن، اور سی منرو، فز۔ Rev. A 70, 043408 (2004)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.70.043408

ہے [29] BCA Morrison, AJ Landahl, DS Lobser, KM Rudinger, AE Russo, JW Van Der Wall، اور P. Maunz، 2020 IEEE انٹرنیشنل کانفرنس آن کوانٹم کمپیوٹنگ اینڈ انجینئرنگ (QCE) (2020) pp. 402–408 میں۔
https://​doi.org/​10.1109/QCE49297.2020.00056

ہے [30] D. Lobser, J. Goldberg, A. Landahl, P. Maunz, B. Morrison, K. Rudinger, A. Russo, B. Ruzic, D. Stick, J. Van Der Wall, and SM Clark, Jaqalpaw A Guide to ثقال (2021) کے لیے دالوں اور لہروں کی وضاحت کرنا۔
https://​/​www.sandia.gov/​app/​uploads/​sites/​174/​2023/​03/​JaqalPaw__A_Guide_to_Defining_Pulses_and_Waveforms_for_Jaqal2.pdf

ہے [31] P. Virtanen, R. Gommers, TE Oliphant, M. Haberland, T. Reddy, D. Cournapeau, E. Burovski, P. Peterson, W. Weckesser, J. Bright, SJ van der Walt, M. Brett, J. ولسن، کے جے مل مین، این مایوروف، اے آر جے نیلسن، ای جونز، آر کیرن، ای لارسن، سی جے کیری، آئی۔ پولات، وائی فینگ، ای ڈبلیو مور، جے وینڈر پلاس، ڈی لکسلڈے، جے پرکٹولڈ، آر سیمرمین، آئی ہینریکسن، ای اے کوئنٹرو، سی آر ہیرس، اے ایم آرچیبالڈ، اے ایچ ریبیرو، ایف پیڈریگوسا، پی وین ملبریگٹ، اور SciPy 1.0 کنٹریبیوٹرز، نیچر میتھڈز 17, 261 (2020)۔
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41592-019-0686-2

ہے [32] A. McCaskey, ZP Parks, J. Jakowski, SV Moore, TD Morris, TS Humble, and RC Pooser, NPJ Quantum Inf 5, 99 (2019)۔
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0209-0

ہے [33] NC Rubin, R. Babbush, and J. McClean, New Journal of Physics 20, 053020 (2018)۔
https://​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aab919

ہے [34] DJ Wineland, C. Monroe, WM Itano, D. Leibfried, BE King, and DM Meekhof, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology 103, 259 (1998)۔
https://​doi.org/​10.6028/​jres.103.019

کی طرف سے حوالہ دیا گیا

[1] He-Liang Huang، Xiao-yue Xu، Chu Guo، Guojing Tian، Shi-Jie Wei، Xiaoming Sun، Wan-Su Bao، اور Gui-Lu Long، "قریبی مدت کوانٹم کمپیوٹنگ تکنیک: تغیراتی کوانٹم الگورتھم، غلطی کی تخفیف، سرکٹ کمپلیشن، بینچ مارکنگ اور کلاسیکی تخروپن"، سائنس چائنا فزکس، میکانکس، اور فلکیات 66 5، 250302 (2023).

[2] زوبنگ جیا، شیلن ہوانگ، منگیو کانگ، کی سن، رابرٹ ایف سپوی، جنگسانگ کم، اور کینتھ آر براؤن، "ایک لکیری آئن کرسٹل میں زاویہ سے مضبوط دو کوبٹ گیٹس"، جسمانی جائزہ A 107 3, 032617 (2023).

[3] گیبریل سینیڈیز، جیولیانو بینینٹی، اور ماریا بونڈانی، "حقیقی کوانٹم ہارڈ ویئر پر بے ترتیب آپریشن کے ذریعے مربوط غلطیوں کو درست کرنا"، اینٹروپی 25 2، 324 (2023).

[4] Mingyu Kang, Ye Wang, Chao Fang, Bichen Zhang, Omid Khosravani, Jungsang Kim, and Kenneth R. Brown, "Ion Chains میں ہائی فیڈیلیٹی ٹو کیوبٹ گیٹس کے لیے فریکوئینسی ماڈیولڈ پلسز کے فلٹر فنکشنز کو ڈیزائن کرنا"، جسمانی جائزہ کا اطلاق 19 1، 014014 (2023).

[5] Ashlyn D. Burch, Daniel S. Lobser, Christopher G. Yale, Jay W. Van Der Wall, Oliver G. Maupin, Joshua D. Goldberg, Matthew NH Chow, Melissa C. Revelle, and Susan M. Clark, "کوانٹم کنٹرول ہارڈ ویئر میں تالیف کو کم کرنے کے لیے بیچنگ سرکٹس"، آر ایکس سی: 2208.00076, (2022).

مذکورہ بالا اقتباسات سے ہیں۔ SAO/NASA ADS (آخری بار کامیابی کے ساتھ 2023-05-16 13:02:44)۔ فہرست نامکمل ہو سکتی ہے کیونکہ تمام ناشرین مناسب اور مکمل حوالہ ڈیٹا فراہم نہیں کرتے ہیں۔

On Crossref کی طرف سے پیش خدمت کاموں کے حوالے سے کوئی ڈیٹا نہیں ملا (آخری کوشش 2023-05-16 13:02:43)۔

ٹائم اسٹیمپ:

سے زیادہ کوانٹم جرنل