قسم المواد ، جامعة أكسفورد ، أكسفورد ، OX1 3PH ، المملكة المتحدة
كوانتوم موشن تكنولوجيز ليمتد ، نيكزس ، ديسكفري واي ، ليدز ، LS2 3AA ، المملكة المتحدة
تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.
ملخص
حتى مع التطورات السريعة الأخيرة في الأجهزة الكمومية ، تظل الضوضاء التحدي الأكبر للتطبيقات العملية لأي أجهزة كمومية قريبة المدى. لا يمكن تنفيذ التصحيح الكمي الكامل للخطأ في هذه الأجهزة بسبب حجمها المحدود. لذلك بدلاً من الاعتماد على تناظر الكود الهندسي ، تم تطوير التحقق من التماثل الذي يستخدم التناظر المتأصل في المشكلة المادية التي نحاول حلها. في هذه المقالة ، نطور إطارًا عامًا يسمى توسيع التناظر والذي يوفر نطاقًا واسعًا من مخططات تخفيف الخطأ القائمة على التناظر تتجاوز التحقق من التماثل ، مما يمكننا من تحقيق أرصدة مختلفة بين انحياز التقدير وتكلفة أخذ العينات للمخطط. لقد أظهرنا أن بعض مخططات توسيع التماثل يمكن أن تحقق انحياز تقدير أصغر من التحقق من التماثل من خلال الإلغاء بين التحيزات بسبب مكونات الضوضاء التي لا يمكن اكتشافها والتي لا يمكن اكتشافها. تم تقديم طريقة عملية للبحث عن مخطط التحيز الصغير هذا. من خلال المحاكاة العددية لنموذج Fermi-Hubbard لتقدير الطاقة ، يمكن أن يحقق توسع تناظر التحيز الصغير الذي وجدناه انحيازًا تقديريًا أقل من 6 إلى 9 مرات مما يمكن تحقيقه عن طريق التحقق من التناظر عندما يكون متوسط عدد أخطاء الدائرة بين 1 إلى 2.. تكلفة أخذ العينات المقابلة لتقليل ضوضاء اللقطة العشوائية أعلى من 2 إلى 6 مرات فقط من التحقق من التماثل. بعيدًا عن التماثلات المتأصلة في المشكلة المادية ، فإن شكليتنا تنطبق أيضًا على التماثلات المهندسة. على سبيل المثال ، المخطط الأخير لقمع الخطأ الأسي باستخدام نسخ صاخبة متعددة من الجهاز الكمومي هو مجرد حالة خاصة لتوسيع التناظر باستخدام التناظر التبادلي بين النسخ.
الصورة المميزة: يمكن أن يحقق توسع التناظر تحيزًا أقل بكثير في التقدير مقارنةً بالتحقق من التماثل في محاكاتنا.
ملخص شعبي
► بيانات BibTeX
ferences المراجع
[1] فرانك أروت ، كونال آريا ، رايان بابوش ، ديف بيكون ، جوزيف سي باردين ، رامي باريندز ، روباك بيسواس ، سيرجيو بويكسو ، فرناندو جي إس إل برانداو ، ديفيد إيه بويل ، بريان بوركيت ، يو تشين ، زيجون تشين ، بن كيارو ، روبرتو كولينز ، ويليام كورتني ، أندرو دانسوورث ، إدوارد فارهي ، بروكس فوكس ، أوستن فاولر ، كريج جيدني ، ماريسا جوستينا ، روب جراف ، كيث جيرين ، ستيف هابيجر ، ماثيو بي هاريجان ، مايكل جي هارتمان ، آلان هو ، ماركوس هوفمان ، ترينت هوانج ، ترافيس S. Humble ، Sergei V. Isakov ، Evan Jeffrey ، Zhang Jiang ، Dvir Kafri ، Kostyantyn Kechedzhi ، Julian Kelly ، Paul V. Klimov ، Sergey Knysh ، Alexander Korotkov ، Fedor Kostritsa ، David Landhuis ، Mike Lindmark ، Erik Lucero ، Dmitry Lyakh ، سالفاتور ماندرا ، جارود آر ماكلين ، ماثيو ماكوين ، أنتوني ميجرانت ، شياو مي ، كريستل ميشيلسن ، مسعود محسني ، جوش موتوس ، عوفر نعمان ، ماثيو نيلي ، تشارلز نيل ، مورفي يوزين نيو ، إريك أوستبي ، أندريه بيتوخوف ، جون سي بلات ، كريس كوينتانا ، إليانور ج.ريفيل ، بيدرام روشان ، نيكولاس سي.روبين ، دانيال سانك ،كيفن ج.ساتزينغر ، فاديم سميليانسكي ، كيفن ج.سونغ ، ماثيو د. تريفيثيك ، أميت فينسنشر ، بنجامين فيلالونجا ، ثيودور وايت ، ز. التفوق الكمي باستخدام معالج فائق التوصيل قابل للبرمجة. الطبيعة ، 574 (7779): 505-510 ، أكتوبر 2019. 10.1038 / s41586-019-1666-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[2] Han-Sen Zhong ، Hui Wang ، Yu-Hao Deng ، Ming-Cheng Chen ، Li-Chao Peng ، Yi-Han Luo ، Jian Qin ، Dian Wu ، Xing Ding ، Yi Hu ، Peng Hu ، Xiao-Yan Yang ، Wei- Jun Zhang و Hao Li و Yuxuan Li و Xiao Jiang و Lin Gan و Guangwen Yang و Lixing You و Zhen Wang و Li Li و Nai-Le Liu و Chao-Yang Lu و Jian-Wei Pan. ميزة حسابية كمومية باستخدام الفوتونات. Science، 370 (6523): 1460–1463 ، ديسمبر 2020. 10.1126 / science.abe8770.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.abe8770
[3] كريستان تيم ، سيرجي برافي ، وجاي إم غامبيتا. تخفيف الخطأ للدارات الكمومية قصيرة العمق. خطابات المراجعة المادية ، 119 (18): 180509 ، نوفمبر 2017. 10.1103 / PhysRevLett.119.180509.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.180509
[4] سوجورو إندو ، وسيمون سي.بنجامين ، وينج لي. التخفيف العملي لأخطاء الكم لتطبيقات المستقبل القريب. مراجعة البدنية X ، 8 (3): 031027 ، يوليو 2018. 10.1103 / PhysRevX.8.031027.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031027
[5] تشينيو كاي. استقراء متعدد الأسي للخطأ والجمع بين تقنيات تخفيف الأخطاء لتطبيقات NISQ. npj معلومات الكم ، 7 (1): 1-12 ، مايو 2021. 10.1038 / s41534-021-00404-3.
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00404-3
[6] سوجورو إندو ، وجينيو كاي ، وسيمون سي.بنجامين ، وشياو يوان. الخوارزميات الكمومية الهجينة وتخفيف الأخطاء الكمومية. مجلة الجمعية الفيزيائية اليابانية ، 90 (3): 032001 ، فبراير 2021. 10.7566 / JPSJ.90.032001.
الشبكي: / / doi.org/ 10.7566 / JPSJ.90.032001
[7] أبهيناف كاندالا ، وكريستان تيم ، وأنطونيو د. كوركوليس ، وأنطونيو ميزاكابو ، وجيري إم تشاو ، وجاي إم غامبيتا. يعمل تخفيف الأخطاء على توسيع النطاق الحسابي للمعالج الكمومي الصاخب. الطبيعة ، 567 (7749): 491-495 ، مارس 2019. 10.1038 / s41586-019-1040-7.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1040-7
[8] تي جيورجيكا تيرون ، واي.هيندي ، آر لاروز ، إيه ماري ، و دبليو جي زينج. استقراء رقمي للضوضاء الصفري لتخفيف الخطأ الكمي. في عام 2020 مؤتمر IEEE الدولي للحوسبة الكمية والهندسة (QCE) ، الصفحات 306-316 ، أكتوبر 2020. 10.1109 / QCE49297.2020.00045.
https: / / doi.org/10.1109 / QCE49297.2020.00045
[9] رايان لاروز ، وأندريا ماري ، وبيتر جيه.كاراليكاس ، وناثان شما ، وويليام جيه. Mitiq: حزمة برامج لتقليل الأخطاء على أجهزة الكمبيوتر الكمومية المزعجة. arXiv: 2009.04417 [quant-ph] ، سبتمبر 2020. URL http: / / arxiv.org/ abs / 2009.04417.
أرخايف: 2009.04417
[10] جوجل الذكاء الاصطناعي الكم والمتعاونون. Hartree-Fock على كمبيوتر كمومي فائق التوصيل. Science، 369 (6507): 1084-1089 ، أغسطس 2020. 10.1126 / science.abb9811.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.abb9811
[11] Shuaining Zhang و Yao Lu و Kuan Zhang و Wentao Chen و Ying Li و Jing-Ning Zhang و Kihwan Kim. تجاوزت البوابات الكمومية المخففة من الخطأ الإخلاصات المادية في نظام الأيونات المحاصرة. اتصالات الطبيعة ، 11 (1): 587 ، يناير 2020. 10.1038 / s41467-020-14376-z.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-020-14376 زي
[12] X. Bonet-Monroig و R. Sagastizabal و M. Singh و TE O'Brien. تخفيف الخطأ بتكلفة منخفضة عن طريق التحقق من التماثل. المراجعة المادية أ ، 98 (6): 062339 ، ديسمبر 2018. 10.1103 / PhysRevA.98.062339.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062339
[13] سام مكاردل ، وشياو يوان ، وسيمون بنيامين. محاكاة الكم الرقمية المخففة من الخطأ. خطابات المراجعة المادية ، 122 (18): 180501 ، مايو 2019. 10.1103 / PhysRevLett.122.180501.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.180501
[14] جارود آر ماكلين ومولي إي كيمتشي شوارتز وجوناثان كارتر وويب إيه دي يونج. التسلسل الهرمي الكمي الكلاسيكي للتخفيف من فك الترابط وتحديد الحالات المثارة. مراجعة البدنية أ ، 95 (4): 042308 ، أبريل 2017. 10.1103 / PhysRevA.95.042308.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.042308
[15] جارود آر ماكلين ، وتشانج جيانج ، ونيكولاس سي.روبين ، ورايان بابوش ، وهارتموت نيفين. فك تشفير الأخطاء الكمومية مع توسعات الفضاء الجزئي. اتصالات الطبيعة ، 11 (1): 636 ، يناير 2020. 10.1038 / s41467-020-14341-w.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-020-14341-ث
[16] بالينت كوتشور. قمع الخطأ الأسي للأجهزة الكمومية على المدى القريب. arXiv: 2011.05942 [quant-ph] ، تشرين الثاني (نوفمبر) 2020. URL http: / / arxiv.org/ abs / 2011.05942. 10.1103 / PhysRevX.11.031057.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.031057
أرخايف: 2011.05942
[17] ويليام جيه. هاغينز ، سام مكاردل ، توماس إي أوبراين ، جونهو لي ، نيكولاس سي.روبين ، سيرجيو بويكسو ، ك.بيرجيتا والي ، رايان بابوش ، وجارود آر ماكلين. التقطير الافتراضي لتخفيف الخطأ الكمي. arXiv: 2011.07064 [كوانت-ف] ، 2021 أ. عنوان URL http: / / arxiv.org/ abs / 2011.07064.
أرخايف: 2011.07064
[18] بيرثيوم ، دويتش ، ر. جوزسا. استقرار الحسابات الكمومية. في Proceedings Workshop على الفيزياء والحساب. PhysComp '94 ، الصفحات 60-62 ، تشرين الثاني (نوفمبر) 1994. 10.1109 / PHYCMP.1994.363698.
https: / / doi.org/ 10.1109 / PHYCMP.1994.363698
[19] أدريانو بارينكو ، وأندريه بيرتيوم ، وديفيد دويتش ، وأرتور إكيرت ، وريتشارد جوزسا ، وكيارا ماكيافيلو. استقرار الحسابات الكمومية عن طريق التناظر. مجلة SIAM للحوسبة ، 26 (5): 1541-1557 ، أكتوبر 1997. 10.1137 / S0097539796302452.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1137 / S0097539796302452
[20] آشر بيريس. تناظر الخطأ في أجهزة الكمبيوتر الكمومية. المجلة الدولية للفيزياء النظرية ، 38 (3): 799-805 ، مارس 1999. 10.1023 / A: 1026648717079.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026648717079
[21] وو كي تونغ. نظرية المجموعة في الفيزياء: مقدمة لمبادئ التناظر ، تمثيلات المجموعة ، والوظائف الخاصة في الفيزياء الكلاسيكية والكمية. WORLD SCIENTIFIC ، أغسطس 1985. 10.1142 / 0097.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1142 / 0097
[22] أندرو جينا ، سكوت جينين ، وميشيل موسكا. تقسيم Pauli فيما يتعلق بمجموعات البوابة. arXiv: 1907.07859 [quant-ph] ، يوليو 2019. URL http: / / arxiv.org/ abs / 1907.07859.
أرخايف: 1907.07859
[23] ويليام جيه. هاغينز ، وجارود آر ماكلين ، ونيكولاس سي.روبين ، وزانغ جيانغ ، وناثان ويب ، وك.بيرجيتا والي ، وريان بابوش. قياسات فعالة ومقاومة للضوضاء لكيمياء الكم على أجهزة الكمبيوتر الكمومية على المدى القريب. npj Quantum Information، 7 (1): 1–9، February 2021b. 10.1038 / s41534-020-00341-7.
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00341-7
[24] تشينيو كاي. تقدير الموارد لمحاكاة التباين الكمي لنموذج هوبارد. تم تطبيق المراجعة المادية ، 14 (1): 014059 ، يوليو 2020. 10.1103 / PhysRevApplied.14.014059.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.14.014059
[25] جيثب. https: / / github.com/ CaiQuantum / Symmetry-Expansion-Code ، سبتمبر 2021. URL https: / / github.com/ CaiQuantum / Symmetry-Expansion-Code.
https: / / github.com/ CaiQuantum / Symmetry-Expansion-Code
[26] أرماندس ستريكيس ، دايو تشين ، يانشو تشين ، سيمون سي بنجامين ، وينج لي. تخفيف الخطأ الكمي القائم على التعلم. arXiv: 2005.07601 [quant-ph] ، آذار (مارس) 2021. URL http: / / arxiv.org/ abs / 2005.07601.
أرخايف: 2005.07601
[27] Kosuke Mitarai و Keisuke Fujii. منهجية استبدال القياسات غير المباشرة بالقياسات المباشرة. بحوث المراجعة الفيزيائية ، 1 (1): 013006 ، أغسطس 2019. 10.1103 / PhysRevResearch.1.013006.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.1.013006
[28] Zhenyu Cai و Xiaosi Xu و Simon C. Benjamin. تخفيف الضوضاء المتماسكة باستخدام اقتران باولي. npj Quantum Information، 6 (1): 1–9، February 2020. 10.1038 / s41534-019-0233-0.
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0233-0
[29] فيكتور في ألبرت وليانغ جيانغ. التماثلات والكميات المحفوظة في معادلات ليندبلاد الرئيسية. المراجعة المادية أ ، 89 (2): 022118 ، فبراير 2014. 10.1103 / PhysRevA.89.022118.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.022118
[30] أرني إل جريمسمو ، جوشوا كومبس ، وبن كيو باراجيولا. الحوسبة الكمومية مع الأكواد البوزونية المتناظرة للدوران. مراجعة البدنية X ، 10 (1): 011058 ، مارس 2020. 10.1103 / PhysRevX.10.011058.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058
[31] جيفري إم جيرتلر ، وبريان بيكر ، وجوليانج لي ، وشروتي شيرول ، وجينز كوتش ، وتشين وانغ. حماية كيوبت بوزوني مع تصحيح الخطأ الكمومي المستقل. الطبيعة ، 590 (7845): 243-248 ، فبراير 2021. 10.1038 / s41586-021-03257-0.
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03257-0
[32] تايسون جونز وسيمون سي بنيامين. QuESTlink - الرياضيات المطورة بواسطة محاكي كمي مُحسَّن للأجهزة. علوم وتكنولوجيا الكم ، 2020. 10.1088 / 2058-9565 / ab8506.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / ab8506
[33] تايسون جونز وآنا براون وإيان بوش وسيمون سي بنجامين. QuEST ومحاكاة عالية الأداء لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. التقارير العلمية ، 9 (1): 1-11 ، يوليو 2019. 10.1038 / s41598-019-47174-9.
https://doi.org/10.1038/s41598-019-47174-9
[34] جويل جيه وولمان وجوزيف إمرسون. تصميم الضوضاء للحساب الكمي القابل للتطوير عبر التجميع العشوائي. مراجعة البدنية أ ، 94 (5): 052325 ، نوفمبر 2016. 10.1103 / PhysRevA.94.052325.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.052325
دليلنا يستخدم من قبل
[1] Piotr Czarnik ، Andrew Arrasmith ، Patrick J. Coles ، و Lukasz Cincio ، "التخفيف من الخطأ باستخدام بيانات دائرة كليفورد الكمومية" ، أرخايف: 2005.10189.
[2] بالينت كوتشور ، "قمع الخطأ الأسي للأجهزة الكمومية على المدى القريب" ، أرخايف: 2011.05942.
[3] Piotr Czarnik ، Andrew Arrasmith ، Lukasz Cincio ، و Patrick J. Coles ، "Qubit الفعال للقمع الأسي للأخطاء" ، أرخايف: 2102.06056.
[4] رايان لاروز ، وأندريا ماري ، وسارة كايزر ، وبيتر ج. Zeng ، "Mitiq: حزمة برامج لتخفيف الأخطاء على أجهزة الكمبيوتر الكمومية المزعجة" ، أرخايف: 2009.04417.
[5] نوبويوكي يوشيوكا ، هيدياكي هاكوشيما ، يويشيرو ماتسوزاكي ، يوكي توكوناجا ، ياسوناري سوزوكي ، وسوجورو إندو ، "توسع الفضاء الجزئي الكمي المعمم" ، أرخايف: 2107.02611.
[6] دانيال بولتريني ، وماكس هانتر جوردون ، وبيوتر كزارنيك ، وأندرو أراسميث ، وباتريك جيه كولز ، ولوكاس سينسيو ، "توحيد وقياس أحدث تقنيات التخفيف من الخطأ الكمومي" ، أرخايف: 2107.13470.
[7] Zhenyu Cai ، "تقليل أخطاء الكم على أساس التنقية بكفاءة استخدام الموارد" ، أرخايف: 2107.07279.
الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2021-09-21 17:00:46). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.
لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2021-09-21 17:00:43: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2021-09-21-548 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.
نشرت هذه الورقة في الكم تحت نسبة المشاع الإبداعي 4.0 الدولية (CC BY 4.0) رخصة. يظل حقوق الطبع والنشر مع مالكي حقوق الطبع والنشر الأصليين مثل المؤلفين أو مؤسساتهم.
أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.
المصدر: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-09-21-548/
