| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2022-12-08 14:00
［ポスター講演］一般的なノイズ環境下における交差エントロピーベンチマークの数値検証
○櫻井大祐・御手洗光祐・箱嶋秀昭・藤井啓祐（阪大） |
| 抄録 |
（和） |
現在実現している数十から数百量子ビット規模の量子コンピュータは，古典コンピュータによるシミュレーションが難しくなりつつあり，正しく計算が実行されているかどうかを実験的に検証することも難しくなりつつある．
2019年のGoogleによる実験では，交差エントロピーベンチマークという指標を用いて量子計算の忠実度を評価する方法が提案された．しかし，交差エントロピーから忠実度を推定するためには，出力状態がランダム量子状態であることや，ノイズモデルに対する強い仮定を置く必要があり，現実的なノイズ環境下において交差エントロピーから忠実度が正しく推定できるかどうかは明らかではない．
本研究では，量子ジャンプ法を用いて一般的なノイズをシミュレーションすることによって，現実的なノイズ環境下における交差エントロピーベンチマークの妥当性を数値的に検証した．
数値計算の結果，回路の深さを十分に深くすれば，量子ゲートを実装するハミルトニアンダイナミクスが縦緩和や横緩和にさらされるという現実的なノイズ環境下において交差エントロピーと量子計算の忠実度がよく一致することが確認された．この結果は，より一般的かつ現実的なノイズモデルにおいても交差エントロピーベンチマークの有効性が確認された． |
| （英） |
Current quantum computers with tens or hundreds of qubits are becoming increasingly hard to simulate using classical computers.
This implies that experimental verification of the output of a quantum computer, whether or not it provides a correct result, is challenging.
Quantum computational supremacy experiment done by Google in 2019 has proposed a method to evaluate the fidelity of experimental quantum computation via cross-entropy benchmark. However, this requires making assumptions about the output state being a random quantum state and about the noise model. It is not clear whether fidelity can be correctly estimated from cross-entropy in a realistic noisy environment.
Here, we numerically verify the validity of the cross-entropy benchmark under a realistic noise model by simulating general noise using the quantum jump approach.
Numerical results confirm that for sufficiently deep random quantum circuits, the cross-entropy and fidelity of quantum computation are in good agreement even under realistic noise environments, where the Hamiltonian dynamics implementing the quantum gates are subjected to T1 and T2 relaxations. This shows the validity of the cross-entropy benchmark in more general and realistic noise models. |
| キーワード |
（和） |
XEB / 量子シミュレーション / ノイズシミュレーション / / / / / |
| （英） |
XEB / Quantum simulation / Noise simulation / / / / / |
| 文献情報 |
信学技報 |
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