局所反転による量子回路のデバッグと感度解析

局所反転による量子回路のデバッグと感度解析

タイムスタンプ：9年2023月12日20:XNUMX
ソースノード： 1948513

フェルナンド・A・カルデロン・バルガス1、ティモシー・プロクター2、ケネス・ルディンガー2、およびモハン・サロバー1

1サンディア国立研究所、リバモア、CA 94550、米国
2Quantum Performance Laboratory、Sandia National Laboratories、Albuquerque、NM 87185、USA および Livermore、CA 94550、USA

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抽象

最先端の量子プロセッサによって実装される量子回路の幅と深さが急速に増加するにつれて、古典的なシミュレーションによる回路の解析と評価は実行不可能になりつつあります。 したがって、大規模で複雑な量子回路で重大なエラーの原因を特定する新しい方法を開発することが重要です。 この作業では、回路出力に最も影響を与える量子回路のセクションを特定し、最も重大なエラーの原因を特定するのに役立つ手法を紹介します。 この手法は、回路出力の古典的な検証を必要としないため、回路の形で大規模な量子プログラムをデバッグするためのスケーラブルなツールです。 IBM量子マシンに実装されたアルゴリズム回路の例に適用することにより、提案された手法の実用性と有効性を示します。

主な画像: $textit{local inversion}$ 手法は、回路 $C$ の各 $d$ 層 ($L$) のエラーが出力確率分布を乱す程度を示します。 これは、回路 $C$ の出力確率分布と $d$ 回路 $C^{(i)}$ のそれぞれの確率分布の間の総変動距離 (TVD) を計算することによって行われます。 各 $C^{(i)}$ 回路で、$i$ 番目のレイヤーを反転し、$L_i$ にエラーがない場合、$L_i L_i^{-1} L_i=L_i$ となるように繰り返します。 . $C$ と $C^{(i)}$ の確率分布間の TVD の相対的な大きさは、回路の結果がレイヤー $L_i$ のエラーによって摂動される程度に比例します。

人気の要約

量子ビット数と実行可能な量子回路の深さの急速な増加は、プログラムの成功率を正確に予測し、量子回路の実装におけるエラーの原因を特定することが、個々のゲートレベルの特性評価に基づく現在の技術では不可能になるポイントにすぐに到達します。 この作業では、回路出力に最も影響を与える回路層を特定し、実行中のゲートの劣化など、時間依存のエラー モードも発見する、量子回路の実装をデバッグするための新しい in-situ ツールを紹介します。 私たちの技術は、個々の回路層を局所的に反転することに基づいており、反転した層のエラーを増幅します。 IBM 量子コンピューターでの分析、シミュレーション、および実験を通じて、回路出力を最も乱す層を特定する際の手法の有効性と実用性を示します。 さらに、特定のレイヤーの影響は、レイヤーを形成するゲートのエラー率だけでなく、回路全体の構造にも依存することを示しています。 提案された手法は、ますます複雑化する量子アルゴリズムの実装に役立つ、その場での診断およびデバッグ ツールです。な

►BibTeXデータ

►参照

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によって引用

[1] Tirthak Patel、Daniel Silver、および Devesh Tiwari、「チャーター: 増幅されたゲート可逆性による量子回路における最も重要なゲート操作の特定」、 arXiv：2211.09903, (2022).

上記の引用は SAO / NASA ADS （最後に正常に更新された2023-02-09 17:23:22）。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

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