JP6663042B2 - 量子コンピューティングシステムのための忠実度推定 - Google Patents
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Description
図1Aは、忠実度推定のための例示的なシステム100を示す。例示的なシステム100は、以下で説明するシステム、コンポーネント、技法を実装することができる1つまたは複数の場所において、1つまたは複数の古典コンピュータまたは量子コンピューティングデバイス上に古典的または量子力学的コンピュータプログラムとして実装されるシステムの一例である。
図2は、量子回路の忠実度をベンチマーキングするための例示的なプロセス200のフローチャートである。便宜上、プロセス200は、1つまたは複数の場所にある1つまたは複数の古典的または量子力学的コンピューティングデバイスのシステムによって行われるものと説明する。たとえば、量子コンピューティングシステム、たとえば本明細書に従って適切にプログラムされた、図1Aの量子コンピューティングシステム100は、プロセス200を行うことができる。
102 量子ハードウェア
104 忠実度推定システム
106 キュービット
108 キュービット
110 量子ゲート
112 量子ゲート
114 量子ゲート
116 量子回路
118 測定デバイス
120 最終状態
124 測定デバイス
150 システム
152 量子ハードウェア
154 忠実度推定システム
156 キュービット
158 キュービット
160 コンポーネント
162 ユニタリー演算子
164 初期状態
166 最終状態
168 測定デバイス
172 測定デバイス
Claims (21)
- 量子ハードウェアに対する忠実度ベンチマーキングのための方法であって、
前記量子ハードウェアから量子ゲートのユニバーサルセットにアクセスするステップと、
前記量子ゲートのユニバーサルセットから複数の量子ゲートのサブセットをサンプリングするステップであって、各サンプリングされた量子ゲートのサブセットがそれぞれの量子回路を定義する、ステップと
を含み、
前記量子ゲートのユニバーサルセット中の各ゲートが、それぞれの量子ゲート忠実度に関連し、各サンプリングされた量子ゲートのサブセットが、比較可能なそれぞれの量子ゲート忠実度の同数の量子ゲートを含み、
各サンプリングされた量子ゲートのサブセットに対して、前記方法が、
前記それぞれの量子回路を量子デバイスに適用し、かつ前記量子デバイスの出力情報を決定するために前記量子デバイス上で測定を行うステップと、
前記量子デバイスへの前記それぞれの量子回路の適用に基づいて、前記量子デバイスの出力情報を計算するステップと、
前記量子デバイスの前記決定された出力情報および前記計算された出力情報に基づいて、前記それぞれの量子回路の忠実度を推定するステップと
を含む、方法。 - 前記量子デバイスの忠実度を推定するステップが、前記量子デバイスの前記決定された出力情報を前記量子デバイスの前記計算された出力情報にフィッティングするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記量子回路の前記忠実度を推定するために、前記量子デバイスの前記決定された出力情報を前記量子デバイスの前記計算された出力情報にフィッティングするステップが、
前記量子デバイスの前記計算された出力情報および完全混合量子状態の凸結合を定義するステップと、
前記定義された凸結合を前記量子デバイスの前記決定された出力情報と比較することによって、前記量子回路の前記忠実度を推定するステップと
を含む、請求項2に記載の方法。 - イベントの完了まで前記量子ゲートのユニバーサルセットから各量子ゲートのサブセットを繰り返しサンプリングするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 推定された忠実度の不確実性が所定のしきい値を下回るとき、前記イベントの前記完了が発生する、請求項5に記載の方法。
- 前記量子ゲートのセットが、単一キュビット量子ゲート、および2キュビット量子ゲートを含む、請求項1に記載の方法。
- 量子ハードウェア忠実度を推定するための方法であって、
量子ハードウェアにアクセスするステップであって、前記量子ハードウェアが、1つまたは複数の異なる連続ハミルトニアン進化を行うように構成される、ステップと、
特定の連続ハミルトニアン進化を選択するステップと、
量子システムの前記選択された連続ハミルトニアン進化を行い、前記量子システムの出力情報を決定するために前記量子システム上で測定を行うステップと、
前記量子システム上で前記選択された連続ハミルトニアン進化を行うことに基づいて、前記量子システムの出力情報を計算するステップと、
前記量子システムの前記決定された出力情報および前記計算された出力情報に基づいて、前記量子ハードウェアの忠実度を推定するステップと
を含む、方法。 - 前記量子システムの前記決定された出力情報および前記計算された出力情報に基づいて、前記量子ハードウェアの忠実度を推定するステップが、前記量子システムの前記決定された出力情報を前記量子システムの前記計算された出力情報にフィッティングするステップを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記量子ハードウェアの前記忠実度を推定するために、前記量子ハードウェアの前記決定された出力情報を前記量子ハードウェアの前記計算された出力情報にフィッティングするステップが、
前記量子ハードウェアの前記計算された出力情報および完全混合量子状態の凸結合を定義するステップと、
前記定義された凸結合を前記量子ハードウェアの前記決定された出力情報と比較することによって、前記量子ハードウェアの前記忠実度を推定するステップと
を含む、請求項9に記載の方法。 - イベントの完了まで特定の連続ハミルトニアン進化を繰り返し選択するステップと、
選択されたハミルトニアン進化ごとに、
前記量子システムの連続ハミルトニアン進化を行い、前記量子システムの出力情報を決定するために前記量子システム上で測定を行うステップと、
前記量子システム上で前記連続ハミルトニアン進化を行うことに基づいて、前記量子システムの出力情報を計算するステップと、
前記量子システムの前記決定された出力情報および前記計算された出力情報に基づいて、前記量子ハードウェアの忠実度を推定するステップと
をさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 推定された忠実度の不確実性が所定のしきい値を下回るとき、前記イベントの前記完了が発生する、請求項12に記載の方法。
- 前記量子ハードウェアが、1つまたは複数の相互作用キュビット上で1つまたは複数の異なる連続ハミルトニアン進化を行うように構成され、
各キュビット相互作用が、関連するそれぞれの忠実度を有し、
選択された特定の連続ハミルトニアン進化が、比較可能な忠実度の相互作用を含む、
請求項8に記載の方法。 - 特定の連続ハミルトニアン進化を選択するステップが、特定の連続ハミルトニアン進化をランダムに選択するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 装置であって、
1つまたは複数のキュビットと、
1つまたは複数の量子ゲートのユニバーサルセットと、
1つまたは複数の測定デバイスと
を含む量子ハードウェアと、
前記量子ハードウェアとデータ通信する1つまたは複数の古典的プロセッサと
を含み、
前記量子ハードウェアおよび1つまたは複数の古典的プロセッサが、
前記量子ゲートのユニバーサルセットから複数の量子ゲートのサブセットをサンプリングすることであって、各量子ゲートのサブセットがそれぞれの量子回路を定義する、サンプリングすることを含む動作を行うように構成され、
前記量子ゲートのユニバーサルセット中の各ゲートが、それぞれの量子ゲート忠実度に関連し、各サンプリングされた量子ゲートのサブセットが、比較可能なそれぞれの量子ゲート忠実度の同数の量子ゲートを含み、
各サンプリングされた量子ゲートのサブセットに対して、前記量子ハードウェアおよび1つまたは複数の古典的プロセッサが、
前記量子回路を量子デバイスに適用し、かつ前記量子デバイスの出力情報を決定するために前記量子デバイス上で測定を行うことと、
前記量子デバイスへの前記量子回路の適用に基づいて、前記量子デバイスの出力情報を計算することと、
前記量子デバイスの前記決定された出力情報および前記計算された出力情報に基づいて、前記量子回路の忠実度を推定することと
を行うように構成される、装置。 - 前記1つまたは複数のキュビットが、超伝導キュビットである、請求項16に記載の装置。
- 前記1つまたは複数のキュビットが、1次元アレイを形成する、請求項16に記載の装置。
- 前記1つまたは複数のキュビットが、2次元アレイを形成する、請求項16に記載の装置。
- 前記1つまたは複数のキュビットの各々が、最隣接相互作用を受ける、請求項16に記載の装置。
- 装置であって、
連続ハミルトニアン進化を行うように構成される量子ハードウェアと、
前記量子ハードウェアとデータ通信する1つまたは複数の古典的プロセッサと
を含み、
前記量子ハードウェアおよび1つまたは複数の古典的プロセッサが、
特定の連続ハミルトニアン進化を選択することと、
前記選択された量子システムの連続ハミルトニアン進化を行い、かつ前記量子システムの出力情報を決定するために前記量子システム上で測定を行うことと、
前記量子システム上で前記選択された連続ハミルトニアン進化を行うことに基づいて、前記量子システムの出力情報を計算することと、
前記量子システムの前記決定された出力情報および前記計算された出力情報に基づいて、前記量子ハードウェアの忠実度を推定することと
を含む動作を行うように構成される、装置。
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