Söker en metod för att minska fel i bullriga kvantsystem, Kajsa Williams och Louis-S. Bouchard, forskare vid Center for Quantum Science and Engineering vid University of California, Los Angeles, implementerade och utvärderade singel-qubit-grindars prestanda med hjälp av specialdesignade komposit- och adiabatiska pulser. Även om de inte fann några särskilda fördelar när det gäller läckage och läckage av grindarna jämfört med standardgrindar, förbättrades robustheten för att kontrollera fältfel avsevärt.
Deras forskning publiceras i Intelligent Computing .
Kvantberäkning på moderna bullriga kvantenheter i mellanskala är fortfarande bara fördelaktigt för specifika tillämpningar. Försök att öka varaktigheten och komplexiteten för beräkningar som utförs på dessa enheter leder snabbt till ackumulering av en oacceptabel mängd fel.
Förbättring av robustheten hos grindarna för att styra systemdrift skulle minska ackumuleringen av fel och därmed öka utbudet av möjliga tillämpningar av kvantberäkning. Williams och Bouchards konstruktioner för sammansatta och adiabatiska pulser för att implementera single-qubit-grindar förbättrade robustheten med nästan en storleksordning.
Williams och Bouchard använde mjukvaruverktyget Qiskit och IBM Quantum Experience (IBM-QE)-plattformen för att implementera och validera sammansatta pulser och adiabatiska pulser för att styra en supraledande qubit. De utförde kalibreringsprocedurer för att bestämma en bärfrekvens för pulserna som skulle tillåta dem att demonstrera förbättringar i förhållande till standardpulsen. Efter att ha valt parametrar för de sammansatta pulserna, simulerade de effekten av pulserna med Python.
Python användes också för att söka efter parametrar för de adiabatiska pulser som de designade innan de implementerades och validerades på IBM-QE.
De använde sina specialdesignade pulser – en mängd Gauss-, DRAG- och HS1-pulser – för att styra en transmon-qubit på IBM-QE-plattformen och Lima supraledande kvantprocessor. Randomiserad benchmarking användes för prestationsutvärdering. Adiabatiska fullpassagepulser var de mest robusta av de testade pulserna.
Enligt författarna, "den framgångsrika implementeringen av [adiabatisk full passage] pulser som bara är 2,8 till 5 gånger längre än enstaka pulser gör sammansatta [adiabatisk full passage] scheman möjliga; annars skulle sådana pulser förbruka en ohållbar andel av den inneboende koherenstiden. "
Framtida arbete skulle kunna fokusera på att minska själva felen genom att minska läckage och läckage. Läckage hänvisar till fenomenet där en qubit övergår från de tillstånd som är avsedda för beräkning till högre energitillstånd som inte är en del av beräkningsoperationerna. Detta kan uppstå på grund av brister i kontrollpulser eller interaktioner med omgivningen.
Läckage är problematiskt eftersom det kan leda till fel som inte lätt kan korrigeras med vanliga kvantfelskorrigeringstekniker. Släckning är ett relaterat begrepp och hänvisar till den hastighet med vilken qubits återvänder från läckagetillståndet. Släckning är också problematiskt eftersom vissa qubits återgår till fel tillstånd. Både läckage och läckage är viktiga faktorer för att bedöma tillförlitligheten och robustheten hos kvantoperationer på NISQ-enheter.
Mer information: Kajsa Williams et al, Quantification of Robustness, Leakage, and Seepage for Composite and Adiabatic Gates on Modern NISQ Systems, Intelligent Computing (2023). DOI:10.34133/icomputing.0069
Tillhandahålls av Intelligent Computing
