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量子回路の複数コピーの測定を用いた仮想蒸留(VD)は、期待値のノイズ緩和法として最近提案されている。Bゲートと呼ばれる回路分解は単一量子ビットの期待値に対してのみ発見されたが、実用的な計算ではBゲートでは補正できない多量子ビットの期待値が必要となる。我々は、正しい測定統計量や期待値を復元するために複数の射影を組み合わせることにより、多量子ビットの期待値に対する低深度回路分解を発見する。我々の方法は、量子ビット数に応じて線形エンタングルゲートを追加するが、余分な測定を必要とする。さらに、変分量子固有値解法(VQE)のような基底状態を求める応用では、エネルギーが基底状態のエネルギーを下回らないという変分原理が必要である。その結果、マルチ量子ビットよりもシングル量子ビットの方がノイズが大きい場合に、変分原理が破られ、VQEが使えなくなることを発見した。これはBゲートを使用した場合に発生し、我々の低深度分解を全ての期待値に対して使用した場合には維持されることを示す。実デバイスで実証実験を行い、2量子ビットのテーパーマッピングを持つH$_2$分子、3量子ビットのH$_3$分子、4量子ビットのH$_2$分子について、我々の分解がVQEにおける実際の実験ノイズを緩和できることを示す。また、H$_2$分子は2量子ビットのテーパードマッピング、H$_3$分子は3量子ビットのテーパードマッピング、H$_2$分子は4量子ビットのテーパードマッピングである。
http://arxiv.org/abs/2402.18874v1 (ar5iv, pdf)
Akib Karim, Shaobo Zhang, Muhammad Usman
2024/02/29
Summary (DeepL訳)
量子回路の複数コピーの測定を用いた仮想蒸留(VD)は、期待値のノイズ緩和法として最近提案されている。Bゲートと呼ばれる回路分解は単一量子ビットの期待値に対してのみ発見されたが、実用的な計算ではBゲートでは補正できない多量子ビットの期待値が必要となる。我々は、正しい測定統計量や期待値を復元するために複数の射影を組み合わせることにより、多量子ビットの期待値に対する低深度回路分解を発見する。我々の方法は、量子ビット数に応じて線形エンタングルゲートを追加するが、余分な測定を必要とする。さらに、変分量子固有値解法(VQE)のような基底状態を求める応用では、エネルギーが基底状態のエネルギーを下回らないという変分原理が必要である。その結果、マルチ量子ビットよりもシングル量子ビットの方がノイズが大きい場合に、変分原理が破られ、VQEが使えなくなることを発見した。これはBゲートを使用した場合に発生し、我々の低深度分解を全ての期待値に対して使用した場合には維持されることを示す。実デバイスで実証実験を行い、2量子ビットのテーパーマッピングを持つH$_2$分子、3量子ビットのH$_3$分子、4量子ビットのH$_2$分子について、我々の分解がVQEにおける実際の実験ノイズを緩和できることを示す。また、H$_2$分子は2量子ビットのテーパードマッピング、H$_3$分子は3量子ビットのテーパードマッピング、H$_2$分子は4量子ビットのテーパードマッピングである。
Links
http://arxiv.org/abs/2402.18874v1 (ar5iv, pdf)
Authors
Akib Karim, Shaobo Zhang, Muhammad Usman
Published
2024/02/29