用于精确酉 $t$-设计的量子线路及其在高阶随机基准测试中的应用

Yoshifumi Nakata; Da Zhao; Takayuki Okuda; Eiichi Bannai; Yasunari Suzuki; Shiro Tamiya; Kentaro Heya; Zhiguang Yan; Kun Zuo; Shuhei Tamate; Yutaka Tabuchi; Yasunobu Nakamura

doi:10.1103/PRXQuantum.2.030339

用于精确酉 $t$-设计的量子线路及其在高阶随机基准测试中的应用

量子物理 2021-09-23 v3

作者: Yoshifumi Nakata , Da Zhao , Takayuki Okuda , Eiichi Bannai , Yasunari Suzuki , Shiro Tamiya , Kentaro Heya , Zhiguang Yan , Kun Zuo , Shuhei Tamate , Yutaka Tabuchi , Yasunobu Nakamura

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摘要

酉 $t$ -设计是量子信息科学和基础物理学中的有力工具。尽管有用，但对于一般的 $t$ 此前仅知近似实现。在本文中，我们首次给出在任意数量量子比特上对任意 $t$ 生成精确酉 $t$ -设计的量子线路。我们的构造是归纳式的，并在小系统中具有实际用途。然后我们引入随机基准测试（ $t$ -RB）的 $t$ 阶推广作为精确 $2t$ -设计的应用。我们特别详细地研究了 $2$ -RB，并表明它揭示了量子噪声的自伴性，这是一种与量子纠错（QEC）可行性相关的新度量。我们通过数值证明了一和两量子比特系统中的 $2$ -RB 是可行的，并通过 $2$ -RB 实验表征了超导量子比特的背景噪声。实验表明，与相邻量子比特的相互作用诱发了可能导致实现 QEC 障碍的噪声。

关键词

量子线路酉 t-设计随机基准测试量子噪声量子纠错超导量子比特

引用

@article{arxiv.2102.12617,
  title  = {Quantum circuits for exact unitary $t$-designs and applications to higher-order randomized benchmarking},
  author = {Yoshifumi Nakata and Da Zhao and Takayuki Okuda and Eiichi Bannai and Yasunari Suzuki and Shiro Tamiya and Kentaro Heya and Zhiguang Yan and Kun Zuo and Shuhei Tamate and Yutaka Tabuchi and Yasunobu Nakamura},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2102.12617},
  year   = {2021}
}

备注

26 pages + 4 pages of appendices, and 10 figures. v2: minor update. v3: published version

用于精确酉 $t$-设计的量子线路及其在高阶随机基准测试中的应用

摘要

关键词

引用

备注

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