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对称 Clifford 双绕:用于早期容错量子计算中的成本最优量子误差缓解

量子物理 2025-06-18 v4

摘要

对量子门影响的噪声进行双绕是理解和控制误差的关键,但实际可用的操作通常受限于量子门固有的对称性。在本工作中,我们提出了对称 Clifford 双绕,即仅使用与特定 Paul 子群 commute 的对称 Clifford 算子进行的 Clifford 双绕。我们完全刻画了每种 Paul 噪声通过双绕后的转换过程,表明某些 Paul 噪声可被 scramble 成接近全局白噪声的噪声。此外,我们提供了针对高度结构化电路(如 Trotterized 哈密顿模拟电路)的数值演示,表明这些电路中典型可观测量的噪声效应可由全局白噪声描述。我们进一步演示,对称 Clifford 双绕及其仅使用局部对称 Clifford 算子的硬件高效变体可显著加快 scramble 速度。这些发现使我们能够在早期容错 regime 中以最小采样开销来缓解非-Clifford 操作中的误差。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.07720,
  title  = {Symmetric Clifford twirling for cost-optimal quantum error mitigation in early FTQC regime},
  author = {Kento Tsubouchi and Yosuke Mitsuhashi and Kunal Sharma and Nobuyuki Yoshioka},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.07720},
  year   = {2025}
}

备注

11 + 15 pages, 9 figures