1IBM Quantum, San José, CA, EE. UU.
2IBM Quantum, Yorktown Heights, Nueva York, EE. UU.
¿Encuentra este documento interesante o quiere discutirlo? Scite o deje un comentario en SciRate.
Resumen
Describimos un procedimiento óptimo, así como su implementación de software eficiente, para la síntesis exacta y aproximada de operaciones unitarias de dos qubits en cualquier familia discreta prescrita de interacciones de tipo XX y puertas locales. Esto surge del análisis y manipulación de ciertos subconjuntos poliédricos del espacio de puertas canónicas. Usando esto, analizamos qué pequeños conjuntos de interacciones de tipo XX causan la mayor mejora en la infidelidad esperada bajo modelos de error motivados experimentalmente. Para la síntesis exacta del circuito de las operaciones de dos qubit seleccionadas aleatoriamente por Haar, encontramos una mejora en la infidelidad estimada de un 31.4 % cuando se incluyen junto con CX sus raíces cuadradas y cúbicas, cerca del límite óptimo del 36.9 % obtenido al incluir todas las fracciones Aplicaciones de CX.
Imagen destacada: ruta de pasos de compilación a través del espacio de coordenadas canónicas para una descomposición unitaria aleatoria de dos qubits en CX, su raíz cuadrada y su raíz cúbica.
► datos BibTeX
► referencias
[ 1 ] Charles H. Baldwin, Karl Mayer, Natalie C. Brown, Ciarán Ryan-Anderson y David Hayes. "Reexamen de la prueba de volumen cuántico: distribuciones ideales, optimizaciones del compilador, intervalos de confianza y estimaciones de recursos escalables" (2021). arXiv:2110.14808.
arXiv: 2110.14808
[ 2 ] Madan Lal Mehta. “Matrices aleatorias”. Volumen 142 de Pure and Applied Mathematics (Amsterdam), páginas xviii+688. Elsevier/Academic Press, Ámsterdam. (2004). Tercera edicion.
https://doi.org/10.1016/C2009-0-22297-5
[ 3 ] Desarrolladores Qiskit. “Qiskit: un marco de código abierto para la computación cuántica” (2021). https://github.com/Qiskit/qiskit-terra.
https: / / github.com/ Qiskit / qiskit-terra
[ 4 ] Eric C. Peterson. "monodromía: cálculos en el politopo monodrómico para conjuntos de puertas cuánticas" (2021). https://github.com/Qiskit/monodromy.
https://github.com/Qiskit/monodromia
[ 5 ] Jun Zhang, Jiri Vala, Shankar Sastry y K. Birgitta Whaley. “Síntesis óptima de circuitos cuánticos a partir de puertas unitarias controladas”. física Rev. A 69, 042309 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.042309
[ 6 ] Lingling Lao, Prakash Murali, Margaret Martonosi y Dan Browne. “Diseño de conjuntos de instrucciones eficientes en calibración y expresividad para computación cuántica”. 2021 ACM/IEEE 48º Simposio Internacional Anual sobre Arquitectura de Computadores (ISCA) (2021).
https:///doi.org/10.1109/isca52012.2021.00071
[ 7 ] Vivek V. Shende, Igor L. Markov y Stephen S. Bullock. “Circuitos universales mínimos controlados no basados en dos qubits”. Revisión Física A 69 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.69.062321
[ 8 ] Andrew W. Cross, Lev S. Bishop, Sarah Sheldon, Paul D. Nation y Jay M. Gambetta. “Validación de computadoras cuánticas utilizando circuitos modelo aleatorios”. física Rev. A 100, 032328 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.032328
[ 9 ] Yong-Sheng Zhang, Ming-Yong Ye y Guang-Can Guo. “Condiciones para la construcción óptima de puertas no locales de dos qubits”. física Rev. A 71, 062331 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.062331
[ 10 ] Ming-Yong Ye, Yong-Sheng Zhang y Guang-Can Guo. “Puertas súper controladas y puertas controladas en simulaciones de puertas de dos qubits” (2004). arXiv:0407108.
arXiv: quant-ph / 0407108
[ 11 ] Eric C. Peterson, Gavin E. Crooks y Robert S. Smith. "Circuitos de dos qubits de profundidad fija y el politopo monodromía". Cuántica 4, 247 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-03-26-247
[ 12 ] Nathan Earnest, Caroline Tornow y Daniel J. Egger. “Transpilación de circuitos de pulso eficiente para aplicaciones cuánticas en hardware basado en resonancia cruzada”. física Rev. Investigación 3, 043088 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.043088
[ 13 ] Petar Jurcevic, Ali Javadi-Abhari, Lev S Bishop, Isaac Lauer, Daniela F Bogorin, Markus Brink, Lauren Capelluto, Oktay Günlük, Toshinari Itoko, Naoki Kanazawa, Abhinav Kandala, George A Keefe, Kevin Krsulich, William Landers, Eric P Lewandowski , Douglas T McClure, Giacomo Nannicini, Adinath Narasgond, Hasan M Nayfeh, Emily Pritchett, Mary Beth Rothwell, Srikanth Srinivasan, Neereja Sundaresan, Cindy Wang, Ken X Wei, Christopher J Wood, Jeng-Bang Yau, Eric J Zhang, Oliver E Dial, Jerry M Chow y Jay M Gambetta. “Demostración del volumen cuántico 64 en un sistema de computación cuántica superconductora”. Ciencia y Tecnología Cuántica 6, 025020 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / abe519
[ 14 ] Cupjin Huang, Dawei Ding, Qi Ye, Feng Wu, Linghang Kong, Fang Zhang, Xiaotong Ni, Yaoyun Shi, Hui-Hai Zhao y Jianxin Chen. “Hacia operaciones cuánticas de ultra alta fidelidad: la puerta Sqisw como una puerta nativa de dos qubits” (2021). arXiv:2105.06074.
arXiv: 2105.06074
[ 15 ] B. Kraus y JI Cirac. “Creación óptima de entrelazamiento usando una puerta de dos qubits”. Revisión física A 63, 062309 (2001). arXiv:quant-ph/0011050.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.062309
arXiv: quant-ph / 0011050
[ 16 ] Yuri Makhlin. “Propiedades no locales de puertas de dos qubits y estados mixtos, y optimización de cálculos cuánticos”. Procesamiento de información cuántica 1, 243–252 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1022144002391
[ 17 ] Jun Zhang, Jiri Vala, Shankar Sastry y K. Birgitta Whaley. “Teoría geométrica de operaciones no locales de dos qubits”. física Rev. A 67, 042313 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.042313
[ 18 ] Paul Watts, Jiří Vala, Matthias M. Müller, Tommaso Calarco, K. Birgitta Whaley, Daniel M. Reich, Michael H. Goerz y Christiane P. Koch. “Optimizando para un enredador perfecto arbitrario. i. funcionales”. física Rev. A 91, 062306 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.062306
[ 19 ] Paul Watts, Maurice O'Connor y Jiří Vala. “Estructura métrica del espacio de puertas de dos qubits, enredadores perfectos y control cuántico”. Entropía 15, 1963–1984 (2013).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e15061963
[ 20 ] Marcin Musz, Marek Kuś y Karol Życzkowski. “Puertas cuánticas unitarias, enredadores perfectos y mapas unistocásticos”. física Rev. A 87, 022111 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.022111
[ 21 ] David Avis. “Viviendo con lrs”. En Geometría discreta y computacional (Tokio, 1998). Volumen 1763 de Lecture Notes in Comput. Sci., páginas 47–56. Springer, Berlín (2000).
https://doi.org/10.1007/978-3-540-46515-7_4
[ 22 ] David Avis y Komei Fukuda. “Búsqueda inversa por enumeración”. Aplicación discreta Matemáticas. 65, 21–46 (1996).
https://doi.org/10.1016/0166-218X(95)00026-N
[ 23 ] Lovis Anderson y Benjamín Hiller. “Un avión de barrido al
algoritmo para el cálculo del volumen de una unión de politopos”. En Bernard Fortz y Martine Labbé, editores, Operations Research Proceedings 2018. Páginas 87–93. Cham (2019). Publicaciones internacionales Springer.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-18500-8_12
Citado por
[1] Gokul Subramanian Ravi, Kaitlin N. Smith, Pranav Gokhale, Andrea Mari, Nathan Earnest, Ali Javadi-Abhari y Frederic T. Chong, “VAQEM: un enfoque variacional para la mitigación de errores cuánticos”, arXiv: 2112.05821.
Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2022-05-13 15:00:21). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.
On Servicio citado por Crossref no se encontraron datos sobre las obras citadas (último intento 2022-05-13 15:00:19).
Este documento se publica en Quantum bajo el Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0) licencia. Los derechos de autor permanecen con los titulares de derechos de autor originales, como los autores o sus instituciones.
