应用于量子近似优化的全局 Mølmer-Sørensen 相互作用中的噪声建模
量子物理
2023-11-09 v2 原子物理
摘要
应用于囚禁离子的多量子比特 M{\o}lmer-S{\o}rensen（MS）相互作用为量子信息处理提供了独特能力，其应用包括量子模拟与量子近似优化算法（QAOA）。在此，我们建立了一个物理模型来描述多量子比特 MS 相互作用在四种实验噪声源下的表现：振动模式频率涨落、激光功率涨落、热初始振动态，以及态制备与测量误差。该模型通过简单的实验测量对这些误差进行参数化，无自由参数。我们在对两个 Yb 离子实施 MS 相互作用序列的实验中验证了该模型。经约化卡方统计量 量化，模型在数次 MS 相互作用后表现出合理一致。作为一个应用，我们考察了在三和六个离子上的 MaxCut QAOA 实验。实验性能由分别为最优理论值 与 的近似比量化。我们的模型分别预测 与 ，后一数值的不一致可归因于我们分析所未涵盖的次级噪声源。借助现实的实验改进以降低测量误差与径向囚禁频率变化，模型可达到最优值 99 的近似比。将这些改进纳入未来实验有望揭示噪声的新方面，以用于未来的建模与实验改进。
引用
@article{arxiv.2211.00133,
title = {Modelling noise in global Molmer-Sorensen interactions applied to quantum approximate optimization},
author = {Phillip C. Lotshaw and Kevin D. Battles and Bryan Gard and Gilles Buchs and Travis S. Humble and Creston D. Herold},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.00133},
year = {2023}
}
备注
10+5 pages, 6+3 figures; v2 correction to results, discussion of AC Stark effect