- Оценка стабильности квантовых вычислений с шумом(arXiv)
Автор: Самудра Дасгупта, Трэвис С. Хамбл
Аннотация:Квантовые вычисления достигли значительного прогресса за последнее десятилетие благодаря множеству новых технологий, обеспечивающих экспериментальную демонстрацию таких вычислений. Однако эти экспериментальные демонстрации квантовых вычислений сталкиваются с техническими проблемами из-за шума и ошибок, возникающих из-за несовершенной реализации технологии. Здесь мы формулируем концепции вычислительной точности, воспроизводимости результатов, надежности устройства и стабильности программы в контексте квантовых вычислений. Мы даем интуитивно понятные определения для этих понятий в контексте квантовых вычислений, которые приводят к операционально значимым ограничениям на вывод программы. Наша оценка подчеркивает постоянную потребность в статистическом анализе программы квантовых вычислений, чтобы повысить нашу уверенность в растущей области квантовой информатики.
2. Вычисление энергии основного состояния бензола при пространственных деформациях с помощью шумовых квантовых вычислений(arXiv)
Автор:Василь Сеннан, Жан-Филип Пикемаль, Марко Дж. Ранчич
Аннотация: в этой рукописи мы вычисляем энергию основного состояния бензола при пространственных деформациях с помощью вариационного квантового собственного решателя (VQE). Основная цель исследования — оценить возможность использования анзаца квантовых вычислений на ближайших устройствах для решения задач с большим количеством орбиталей в областях, где классические методы, как известно, не работают. Кроме того, объединив нашу передовую платформу моделирования с реальными квантовыми компьютерами, мы провели анализ того, как шум, присущий квантовым компьютерам, влияет на результаты. Центрами нашего исследования являются аппаратно-эффективный и квантовый кластерный анзац с унитарной связью (qUCC). Во-первых, мы обнаружили, что аппаратно-эффективный анзац потенциально может превзойти методы среднего поля для экстремальных деформаций бензола. Однако ключевые проблемы остаются нерешенными, что препятствует реальному применению химических веществ. Более того, аппаратно-эффективный анзац дает результаты, сильно зависящие от начального предположения параметров — как в зашумленном, так и в бесшумном случаях — и вопросы оптимизации оказывают большее влияние на их сходимость, чем шум. Это подтверждается сравнением с реальными экспериментами по квантовым вычислениям. С другой стороны, анзац-альтернатива qUCC демонстрирует более глубокие схемы. Следовательно, шумовые эффекты усиливаются и становятся настолько экстремальными, что метод никогда не превосходит теории среднего поля. Наши вычисления qUCC с использованием двойного симулятора/8–16 кубитов QPU оказываются намного более чувствительными к аппаратному шуму, чем к дробовому шуму, что дает дополнительные указания о том, на что следует направить усилия по снижению шума. Наконец, исследование показывает, что метод qUCC лучше отражает физику системы, поскольку метод qUCC можно использовать вместе с приближением Хюккеля. Мы обсудили, как выход за пределы этого приближения резко увеличивает сложность оптимизации такой сложной задачи. △ Меньше
3.Эффективное повышение производительности шумных квантовых компьютеров(arXiv)
Автор: Самуэле Феррасин, Акель Хашим, Жан-Лу Виль, Рави Найк, Арно Кариньян-Дюга, Хаммам Кассим, Алексис Морван, Давид И. Сантьяго, Ирфан Сиддики, Джоэл Дж. Уоллман
Вывод:использование квантовых компьютеров в краткосрочной перспективе для достижения квантового преимущества требует эффективных стратегий для повышения производительности шумных квантовых устройств, доступных в настоящее время. Мы разрабатываем и экспериментально проверяем два эффективных протокола устранения ошибок, называемых «Бесшумная экстраполяция вывода» и «Отмена ошибок Паули», которые могут значительно повысить производительность квантовых схем, состоящих из зашумленных циклов вентилей. Комбинируя популярные стратегии подавления, такие как вероятностное устранение ошибок и усиление шума, с эффективными методами реконструкции шума, наши протоколы могут подавлять широкий спектр шумовых процессов, которые не удовлетворяют предположениям, лежащим в основе существующих протоколов подавления, включая нелокальные и зависящие от шлюза процессы. Мы тестируем наши протоколы на четырехкубитном сверхпроводящем процессоре на Advanced Quantum Testbed. Мы наблюдаем значительное улучшение производительности как структурированных, так и случайных цепей, с улучшением расстояния вариации до 86% по сравнению с выходами без смягчения. Наши эксперименты демонстрируют эффективность наших протоколов, а также их практичность для современных аппаратных платформ.
