面向非无重数自由群的字符随机基准测试及其在子空间、泄漏与匹配门随机基准测试中的应用
量子物理
2021-03-31 v2
摘要
随机基准测试(RB)是确定实验量子门错误率的强有力方法。然而,传统RB仅限于形成酉2-设计的门集,如Clifford群。最近引入的字符RB可利用表示论技术对更一般的门进行基准测试;但迄今为止,该方法仅应用于"无重数自由"群,即对这些群的一个数学限制。在本文中,我们推广原始的字符RB推导以显式处理非无重数自由群,并推导出若干应用。首先,我们推导出最近引入的子空间RB的严格版本,其旨在表征在SWAP下对称的一组单量子比特和双量子比特门。其次,我们开发了一种适用于更一般门群的新泄漏RB协议。最后,我们推导了匹配门群的可扩展RB协议,该群如同Clifford群一样非普适,但加入一个额外门后变为普适。该例子提供了少数几个可扩展非Clifford RB协议的例子之一。在这三种情形中,与现有理论相比,我们的方法需要相似资源,但要么提供更准确的门保真度估计,要么适用于更一般的门群。最后,我们讨论了利用非无重数自由字符RB开发新型可扩展RB协议和特定门表征方法的潜力与挑战。
引用
@article{arxiv.2011.00007,
title = {Character randomized benchmarking for non-multiplicity-free groups with applications to subspace, leakage, and matchgate randomized benchmarking},
author = {Jahan Claes and Eleanor Rieffel and Zhihui Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.00007},
year = {2021}
}
备注
19 pages + 6 pages appendices