Post-selection-free Preparation Of High-quality Physical Qubits

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

Ben Barber, Neil I. Gillespie, and J. M. Taylor

ریورلین، کیمبرج، یوکے

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

خلاصہ

Rapidly improving gate fidelities for coherent operations mean that errors in state preparation and measurement (SPAM) may become a dominant source of error for fault-tolerant operation of quantum computers. This is particularly acute in superconducting systems, where tradeoffs in measurement fidelity and qubit lifetimes have limited overall performance. Fortunately, the essentially classical nature of preparation and measurement enables a wide variety of techniques for improving quality using auxiliary qubits combined with classical control and post-selection. In practice, however, post-selection greatly complicates the scheduling of processes such as syndrome extraction. Here we present a family of quantum circuits that prepare high-quality |0$rangle$ states without post-selection, instead using CNOT and Toffoli gates to non-linearly permute the computational basis. We find meaningful performance enhancements when two-qubit gate fidelities errors go below 0.2%, and even better performance when native Toffoli gates are available.

Post-selection-free preparation of high-quality physical qubits PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

► BibTeX ڈیٹا

@article{Barber2023postselectionfree, doi = {10.22331/q-2023-05-04-994}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-05-04-994}, title = {Post-selection-free preparation of high-quality physical qubits}, author = {Barber, Ben and Gillespie, Neil I. and Taylor, J. M.}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, publisher = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, pages = {994}, month = may, year = {2023}<br /> }

► حوالہ جات

ہے [1] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando G. S. L. Brandao, David A. Buell, et al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor. Nature, 574 (7779): 505–510, 2019. 10.1038/s41586-019-1666-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5

ہے [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 A. C. 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, and Matthew T. Rakher. Fast and high-fidelity state preparation and measurement in triple-quantum-dot spin qubits. PRX Quantum, 3: 010352, Mar 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010352. URL https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010352.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010352

ہے [3] P. Oscar Boykin, Tal Mor, Vwani Roychowdhury, Farrokh Vatan, and Rutger Vrijen. Algorithmic cooling and scalable NMR quantum computers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99 (6): 3388–3393, 2002. 10.1073/pnas.241641898.
https://doi.org/10.1073/pnas.241641898

ہے [4] Gilles Brassard, Yuval Elias, Tal Mor, and Yossi Weinstein. Prospects and limitations of algorithmic cooling. 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

ہے [5] S. M. Brewer, J.-S. Chen, A. M. Hankin, E. R. Clements, C. W. Chou, D. J. Wineland, D. B. Hume, and D. R. Leibrandt. $^{27}$Al$^{+}$ quantum-logic clock with a systematic uncertainty below ${10}^{{-}18}$. Phys. Rev. Lett., 123: 033201, Jul 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.033201. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.033201

ہے [6] Benjamin Desef. Yquant: Typesetting quantum circuits in a human-readable language. 2020. 10.48550/ARXIV.2007.12931. URL https://arxiv.org/abs/2007.12931. arXiv:2007.12931.
https://doi.org/10.48550/ARXIV.2007.12931
آر ایکس سی: 2007.12931

ہے [7] John D. Dixon and Brian Mortimer. Permutation groups. Springer, New York, NY, 1996. 10.1007/978-1-4612-0731-3.
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0731-3

ہے [8] Salvatore S. Elder, Christopher S. Wang, Philip Reinhold, Connor T. Hann, Kevin S. Chou, Brian J. Lester, Serge Rosenblum, Luigi Frunzio, Liang Jiang, and Robert J. Schoelkopf. High-fidelity measurement of qubits encoded in multilevel superconducting circuits. 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

ہے [9] Yuval Elias, Tal Mor, and Yossi Weinstein. Semioptimal practicable algorithmic cooling. Phys. Rev. A, 83: 042340, Apr 2011. 10.1103/PhysRevA.83.042340. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.83.042340.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.83.042340

ہے [10] Alexander Erhard, Joel J. Wallman, Lukas Postler, Michael Meth, Roman Stricker, Esteban A. Martinez, Philipp Schindler, Thomas Monz, Joseph Emerson, and Rainer Blatt. Characterizing large-scale quantum computers via cycle benchmarking. Nature Communications, 10 (1): 1–7, 2019. 10.1038/s41467-019-13068-7.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13068-7

ہے [11] José M. Fernandez, Seth Lloyd, Tal Mor, and Vwani Roychowdhury. Algorithmic cooling of spins: A practicable method for increasing polarization. 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

ہے [12] David Gajewski. Analysis of Groups Generated by Quantum Gates. PhD thesis, University of Toledo, 2009.

ہے [13] Michael R. Geller and Mingyu Sun. Toward efficient correction of multiqubit measurement errors: pair correlation method. 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

ہے [14] Rebecca Hicks, Bryce Kobrin, Christian W. Bauer, and Benjamin Nachman. Active readout-error mitigation. 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

ہے [15] D. B. Hume, T. Rosenband, and D. J. Wineland. High-fidelity adaptive qubit detection through repetitive quantum nondemolition measurements. 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

ہے [16] IBM. Rising above the noise: Quantum-limited amplifiers empower the readout of IBM quantum systems. IBM Research Blog, Jan 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/

ہے [17] L. Jiang, J. S. Hodges, J. R. Maze, P. Maurer, J. M. Taylor, D. G. Cory, P. R. Hemmer, R. L. Walsworth, A. Yacoby, A. S. Zibrov, and M. D. Lukin. Repetitive readout of a single electronic spin via quantum logic with nuclear spin 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

ہے [18] Raymond Laflamme, Junan Lin, and Tal Mor. Algorithmic cooling for resolving state preparation and measurement errors in quantum computing. Physical Review A, 106 (1): 012439, 2022. 10.1103/PhysRevA.106.012439.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.106.012439

ہے [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, and Ilya S. Besedin. High fidelity two-qubit gates on fluxoniums using a tunable coupler. npj Quantum Information, 8 (1): 130, 2022. 10.1038/s41534-022-00644-x.
https:///doi.org/10.1038/s41534-022-00644-x

ہے [20] A. Opremcak, C. H. Liu, C. Wilen, K. Okubo, B. G. Christensen, D. Sank, T. C. White, A. Vainsencher, M. Giustina, A. Megrant, B. Burkett, B. L. T. Plourde, and R. McDermott. High-fidelity measurement of a superconducting qubit using an on-chip microwave photon counter. Phys. Rev. X, 11: 011027, Feb 2021. 10.1103/PhysRevX.11.011027. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011027.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011027

ہے [21] Riverlane. Source code and data behind this paper. Github, Aug 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

ہے [22] Leonard J. Schulman and Umesh V. Vazirani. Molecular scale heat engines and scalable quantum computation. In Proceedings of the Thirty-First Annual ACM Symposium on Theory of Computing, STOC ’99, page 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

ہے [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, and William D. Oliver. Realization of high-fidelity CZ and ZZ-free iSWAP gates with a tunable coupler. Phys. Rev. X, 11: 021058, Jun 2021. 10.1103/PhysRevX.11.021058. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021058.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021058

ہے [24] Yasunari Suzuki, Suguru Endo, Keisuke Fujii, and Yuuki Tokunaga. Quantum error mitigation as a universal error reduction technique: Applications from the NISQ to the fault-tolerant quantum computing eras. PRX Quantum, 3: 010345, Mar 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010345. URL https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010345.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010345

ہے [25] کرسٹن ٹیمے، سرجی براوی، اور جے ایم گیمبیٹا۔ مختصر گہرائی والے کوانٹم سرکٹس کے لیے خرابی کی تخفیف۔ طبیعیات 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

ہے [26] Ye Wang, Stephen Crain, Chao Fang, Bichen Zhang, Shilin Huang, Qiyao Liang, Pak Hong Leung, Kenneth R. Brown, and Jungsang Kim. High-fidelity two-qubit gates using a microelectromechanical-system-based beam steering system for individual qubit addressing. Phys. Rev. Lett., 125: 150505, Oct 2020. 10.1103/PhysRevLett.125.150505. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.150505.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.150505

ہے [27] Kenneth Wright, Kristin M. Beck, Sea Debnath, J. M. Amini, Y. Nam, N. Grzesiak, J.-S. Chen, N. C. Pisenti, M. Chmielewski, C. Collins, et al. Benchmarking an 11-qubit quantum computer. Nature Communications, 10 (1): 1–6, 2019. 10.1038/s41467-019-13534-2.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13534-2

ہے [28] Wenchao Xu, Aditya V. Venkatramani, Sergio H. Cantú, Tamara Šumarac, Valentin Klüsener, Mikhail D. Lukin, and Vladan Vuletić. Fast preparation and detection of a Rydberg qubit using atomic ensembles. Phys. Rev. Lett., 127: 050501, Jul 2021. 10.1103/PhysRevLett.127.050501. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.050501

کی طرف سے حوالہ دیا گیا

[1] Adam Kinos and Klaus Mølmer, “Optical multiqubit gate operations on an excitation-blockaded atomic quantum register”, جسمانی جائزہ تحقیق 5 1، 013205 (2023).

مذکورہ بالا اقتباسات سے ہیں۔ SAO/NASA ADS (آخری بار کامیابی کے ساتھ 2023-05-06 00:27:38)۔ 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 2023-05-06 00:27:36)۔

یہ مقالہ کوانٹم میں کے تحت شائع کیا گیا ہے۔ Creative Commons انتساب 4.0 انٹرنیشنل (CC BY 4.0) لائسنس کاپی رائٹ اصل کاپی رائٹ ہولڈرز جیسے مصنفین یا ان کے اداروں کے پاس رہتا ہے۔

SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
PREIPO® کے ساتھ PRE-IPO کمپنیوں میں حصص خریدیں اور بیچیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
ماخذ: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-04-994/

ٹائم اسٹیمپ: 4 فرمائے، 2023

ٹائم اسٹیمپ: مارچ 2، 2023

اعلیٰ معیار کے فزیکل کوبٹس کی انتخاب کے بعد سے پاک تیاری

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

خلاصہ

► BibTeX ڈیٹا

► حوالہ جات

کی طرف سے حوالہ دیا گیا

سے زیادہ کوانٹم جرنل

زیادہ سے زیادہ اور موثر ضابطہ کشائی کے لیے کوانٹم میسج پاس کرنے والا الگورتھم

20-موڈ یونیورسل کوانٹم فوٹوونک پروسیسر

کسٹم مکسرز کے ساتھ گرم سے شروع کیا گیا QAOA غالباً کنورجز اور کمپیوٹیشنل طور پر کم سرکٹ کی گہرائیوں پر Goemans-Williamson's Max-Cut کو شکست دیتا ہے۔

کوانٹم کرنل طریقوں کے ذریعے کوانٹم فیز کی شناخت

کوانٹم ڈیپ ہیجنگ

استحکام کے تجربات: یادداشت کے تجربات کی نظر انداز کردہ دوہری

ایپلی کیشنز کے ساتھ خلائی وقت کی موثر کم گہرائی کوانٹم اسٹیٹ کی تیاری

ڈائیگنل گیٹس کے ذریعہ تیار کردہ کوانٹم چینلز کو ڈیزائن کرنا

اوورلیپڈ گروپنگ پیمائش: کوانٹم ریاستوں کی پیمائش کے لیے ایک متحد فریم ورک

ہمارے متعلق

عمودی تلاش اور Ai

پلیٹ فارم

مربوط رہو

اکاؤنٹ