قریبی مدت کے کوانٹم فوٹوونک ڈیوائس پر خرابی کی تخفیف

ماخذ نوڈ: 844782

Daiqin Su1، رابرٹ اسرائیل1کنال شرما2، Haoyu Qi1، ایش ڈھنڈ1، اور کامل بریڈلر1

1Xanadu, Toronto, Ontario, M5G 2C8, Canada
2ہیرن انسٹی ٹیوٹ برائے نظریاتی طبیعیات اور شعبہ طبیعیات اور فلکیات، لوزیانا اسٹیٹ یونیورسٹی، بیٹن روج، ایل اے یو ایس اے

اس کاغذ کو دلچسپ لگتا ہے یا اس پر بات کرنا چاہتے ہیں؟ SciRate پر تبصرہ کریں یا چھوڑیں۔.

خلاصہ

فوٹوون کا نقصان کوانٹم فوٹوونک آلات کی کارکردگی کے لیے تباہ کن ہے اور اس لیے فوٹوون کے نقصان کے اثرات کو دبانا فوٹوونک کوانٹم ٹیکنالوجیز کے لیے اہم ہے۔ ہم گاوسی بوسن سیمپلنگ ڈیوائس کے لیے فوٹوون کے نقصان کے اثرات کو کم کرنے کے لیے دو اسکیمیں پیش کرتے ہیں، خاص طور پر، نمونے لینے کے امکانات کے تخمینے کو بہتر بنانے کے لیے۔ غلطی کو درست کرنے والے کوڈز استعمال کرنے کے بجائے جو ان کے ہارڈ ویئر کے وسائل کے اوور ہیڈ کے لحاظ سے مہنگے ہیں، ہماری اسکیموں کو ہارڈ ویئر میں صرف تھوڑی سی ترمیم کی ضرورت ہوتی ہے یا یہاں تک کہ کوئی ترمیم نہیں ہوتی۔ ہماری نقصان کو دبانے کی تکنیک یا تو پیمائش کا ڈیٹا حاصل کرنے کے بعد اضافی پیمائش کے ڈیٹا کو جمع کرنے یا کلاسیکل پوسٹ پروسیسنگ پر انحصار کرتی ہے۔ ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ کلاسیکی پوسٹ پروسیسنگ کی معتدل لاگت کے ساتھ، ایک خاص مقدار کے نقصان کے لیے فوٹوون کے نقصان کے اثرات کو نمایاں طور پر دبایا جا سکتا ہے۔ اس طرح مجوزہ اسکیمیں قریبی مدت کے فوٹوونک کوانٹم ڈیوائسز کی ایپلی کیشنز کے لیے کلیدی فعال ہیں۔

Gaussian Boson سیمپلنگ (GBS) ڈیوائس سب سے زیادہ امید افزا کوانٹم فوٹوونک ڈیوائسز میں سے ایک ہے۔ یہ حال ہی میں ایک مخصوص نمونے لینے کے مسئلے میں کلاسیکی کمپیوٹرز پر کوانٹم کمپیوٹیشنل فائدہ کو ظاہر کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ GBS ڈیوائس کو مستقبل قریب میں عملی ایپلی کیشنز بھی مل سکتے ہیں، مثلاً مالیکیولر ڈاکنگ کے مسائل کو حل کرنے میں۔ تاہم، جی بی ایس ڈیوائس کی کارکردگی فوٹوون کے نقصان سے ڈرامائی طور پر کم ہوتی ہے۔ اصولی طور پر، کوانٹم ایرر کریکٹنگ کوڈز کا استعمال کرتے ہوئے فوٹوون کے نقصان کو درست کیا جا سکتا ہے، لیکن یہ کوڈز ایک بڑے وسائل کو اوور ہیڈ متعارف کراتے ہیں۔ یہ کام قریبی مدت کے GBS ڈیوائس کے لیے فوٹوون کے نقصان کے اثر کو کم کرنے کے لیے دو اسکیموں کی تجویز پیش کرتا ہے، جس میں ہارڈ ویئر میں ایک چھوٹی ترمیم یا کوئی ترمیم بھی نہیں ہوتی۔ ادا کرنے کی قیمت متعدد تجربات اور کلاسیکی پوسٹ پروسیسنگ کو انجام دینا ہے۔ اس کام سے پتہ چلتا ہے کہ کلاسیکی وسائل کی معتدل مقدار کے ساتھ فوٹوون کے نقصان کے اثر کو نمایاں طور پر دبایا جا سکتا ہے۔ لہذا، مجوزہ نقصان کی تخفیف کی اسکیمیں کوانٹم فوٹوونک ٹیکنالوجیز کے قریب المدت استعمال کے لیے ضروری ہیں۔

► BibTeX ڈیٹا

► حوالہ جات

ہے [1] AG Fowler, M. Mariantoni, JM Martinis, and AN Cleland, Surface codes: Towards practical large-scale quantum computation, Phys. Rev. A 86, 032324 (2012)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.86.032324

ہے [2] J. Preskill، NISQ دور میں کوانٹم کمپیوٹنگ اور اس سے آگے، Quantum 2, 79 (2018)۔
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

ہے [3] S. Boixo, SV Isakov, VN Smelyanskiy, R. Babbush, N. Ding, Z. Jiang, MJ Bremner, JM Martinis, and H. Neven, کوانٹم کی بالادستی کی خصوصیت قریبی مدت کے آلات میں, Nature Physics 14, 595 (2018) .
https://​/​doi.org/​10.1038/​s41567-018-0124-x

ہے [4] ایس. آرونسن، اور ایل. چن، کوانٹم بالادستی کے تجربات کی پیچیدہ نظریاتی بنیادیں، arXiv:1612.05903۔
arXiv:1612.05903v1

ہے [5] F. Arute، et al.، ایک قابل پروگرام سپر کنڈکٹنگ پروسیسر کا استعمال کرتے ہوئے کوانٹم بالادستی، فطرت 574، 505 (2019)۔
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1666-5

ہے [6] MJ Bremner, R. Jozsa, and DJ Shepherd, commuting quantum computations کے کلاسیکی تخروپن کا مطلب کثیر الثانی درجہ بندی کے خاتمے کا مطلب ہے، رائل سوسائٹی کی کارروائی A: ریاضی، طبعی اور انجینئرنگ سائنسز 467, 459 (2011)۔
https://​doi.org/​10.1098/​rspa.2010.0301

ہے [7] MJ Bremner، A. Montanaro، اور DJ Shepherd، اوسط کیس کی پیچیدگی بمقابلہ کموٹنگ کوانٹم کمپیوٹیشنز کا تخمینی تخروپن، طبیعیات۔ Rev. Lett. 117، 080501 (2016)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.117.080501

ہے [8] MJ Bremner، A. Montanaro، اور DJ Shepherd، کوانٹم کی بالادستی حاصل کرتے ہوئے ویرل اور شور سے چلنے والے کوانٹم کمپیوٹیشنز، Quantum 1, 8 (2017)۔
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2017-04-25-8

ہے [9] ایس. آرونسن، اے آرکھیپوف، لکیری آپٹکس کی کمپیوٹیشنل پیچیدگی، تھیوری آف کمپیوٹنگ پر اڑتالیسویں سالانہ ACM سمپوزیم کی کارروائی، 333-342 (2011)۔
https://​doi.org/​10.1145/​1993636.1993682

ہے [10] CS Hamilton, R. Kruse, L. Sansoni, S. Barkhofen, C. Silberhorn, Christine, and I. Jex, Gaussian Boson Sampling, Phys. Rev. Lett. 119، 170501 (2017)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.170501

ہے [11] ایس رحیمی-کیشری، اے پی لنڈ، اور ٹی سی رالف، کوانٹم آپٹکس کمپیوٹیشنل کمپلیکسٹی تھیوری کے بارے میں کیا کہہ سکتے ہیں؟، طبعیات۔ Rev. Lett. 114، 060501 (2015)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.114.060501

ہے [12] S. Rahimi-Keshari, TC Ralph, and CM Caves, Quantum Optics, Phys کے موثر کلاسیکی تخروپن کے لیے کافی شرائط۔ Rev. X 6, 021039 (2016)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.6.021039

ہے [13] A. Peruzzo, J. McClean, P. Shadbolt, M. Yung, X. Zhou, PJ Love, A. Aspuru-Guzik, and JL O'brien, a variational eigenvalue solver on a photonic quantum processor, Nature Communications 5, 4213 (2014)۔
https://​doi.org/​10.1038/​ncomms5213

ہے [14] E. Farhi, J. Goldstone, and S. Gutmann, A quantum approximate optimization algorithm, arXiv:1411.4028.
آر ایکس سی: 1411.4028

ہے [15] E. Farhi، اور AW Harrow، Quantum supremacy through the quantum approximate optimization algorithm, arXiv:1602.07674۔
آر ایکس سی: 1602.07674

ہے [16] K. Temme، S. Bravyi، اور JM Gambetta، Error Mitigation for Short-depth Quantum Circuits، Phys. Rev. Lett. 119، 180509 (2017)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.119.180509

ہے [17] Y. Li، اور SC بینجمن، Efficient Variational Quantum Simulator Incorporating Active Error Minimization، Phys. Rev. X 7, 021050 (2017)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.7.021050

ہے [18] A. Kandala, K. Temme, AD Córcoles, A. Mezzacapo, JM Chow, and JM Gambetta، Error mitigation ایک شور والے کوانٹم پروسیسر کی کمپیوٹیشنل رسائی کو بڑھاتا ہے، Nature 567, 491 (2019)۔
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1040-7

ہے [19] S. Endo, SC Benjamin, and Y. Li, عملی کوانٹم ایرر مٹیگیشن برائے مستقبل قریب کی ایپلی کیشنز، فز۔ Rev. X 8, 031027 (2018)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.8.031027

ہے [20] C. سانگ، J. Cui، H. Wang, J. Hao, H. Feng, H. اور Li, Ying, Quantum Computation with Universal error mitigation on a superconducting quantum processor, Science Advances 5, (2019)۔
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.aaw5686

ہے [21] S. Zhang, Y. Lu, K. Zhang, W. Chen, Y. Li, J. Zhang, and K. Kim, ایک پھنسے ہوئے آئن سسٹم میں فزیکل فیڈیلیٹی سے تجاوز کرنے والے کوانٹم گیٹس، نیچر کمیونیکیشنز 11، 1 ( 2020)۔
https://​doi.org/​10.1038/​s41467-020-14376-z

ہے [22] X. Bonet-Monroig، R. Sagastizabal، M. سنگھ، اور TE O'Brien، ہم آہنگی کی تصدیق کے ذریعے کم لاگت کی خرابی کی تخفیف، طبیعیات۔ Rev. A 98, 062339 (2018)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.98.062339

ہے [23] R. Sagastizabal, X. Bonet-Monroig, M. Singh, MA Rol, CC Bultink, X. Fu, CH Price, VP Ostroukh, N. Muthusubramanian, A. Bruno, M. Beekman, N. Haider, TE O'Brien , اور L. DiCarlo، ایک متغیر کوانٹم eigensolver، Phys میں ہم آہنگی کی تصدیق کے ذریعے تجرباتی غلطی کی تخفیف۔ Rev. A 100, 010302(R) (2019)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.100.010302

ہے [24] S. McArdle, X. Yuan, and S. Benjamin, Error-Mitigated Digital Quantum Simulation, Phys. Rev. Lett. 122، 180501 (2019)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.122.180501

ہے [25] X. Bonet-Monroig، R. Sagastizabal، M. سنگھ، اور TE O'Brien، ہم آہنگی کی تصدیق کے ذریعے کم لاگت کی خرابی کی تخفیف، طبیعیات۔ Rev. A 98, 062339 (2018)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.98.062339

ہے [26] M. Cerezo, K. شرما, A. Arrasmith, and PJ Coles, Variational quantum state eigensolver, arXiv:2004.01372.
آر ایکس سی: 2004.01372

ہے [27] JR McClean, J. Romero, R. Babbush, and A. Aspuru-Guzik, The Theory of variational hybrid quantum-classical algorithms, New Journal of Physics 18, 023023 (2016)۔
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​2/​023023

ہے [28] K. شرما، S. Khatri، M. Cerezo، and PJ Coles, Noise resilience of variational quantum compiling, New Journal of Physics 22, 043006 (2020)۔
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab784c

ہے [29] L. Cincio, K. Rudinger, M. Sarovar, and PJ Coles, Machine Learning of noise-resilient quantum circuits, PRX Quantum 2, 010324 (2021)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PRXQuantum.2.010324

ہے [30] وائی ​​چن، ایم فرحزاد، ایس یو، اور ٹی وی، آئی بی ایم کوانٹم کمپیوٹرز پر ڈیٹیکٹر ٹوموگرافی اور ایک نامکمل پیمائش کی تخفیف، فز۔ Rev. A 100, 052315 (2019)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.100.052315

ہے [31] ایم آر گیلر، اور ایم سن، ملٹی کیوبٹ پیمائش کی غلطیوں کی موثر اصلاح، arXiv:2001.09980۔
آر ایکس سی: 2001.09980

ہے [32] L. Funcke، T. Hartung، K. Jansen، S. Kühn، P. Stornati، اور X. Wang، کوانٹم کمپیوٹرز میں کلاسیکی بٹ فلپ کریکشن کے ذریعے پیمائش کی خرابی کی تخفیف، arXiv:2007.03663۔
آر ایکس سی: 2007.03663

ہے [33] H. Kwon، اور J. Bae، کوانٹم الگورتھم، IEEE ٹرانزیکشنز آن کمپیوٹرز (2020) میں پیمائش کی غلطیوں کو کم کرنے کے لیے ایک ہائبرڈ کوانٹم کلاسیکل اپروچ۔
https://​doi.org/​10.1109/​TC.2020.3009664

ہے [34] JR McClean, ME Kimchi-Schwartz, J. Carter, and WA de Jong, Hybrid quantum-classical hierarchy for mimigation of decoherence and determination of excited states, Phys. Rev. A 95, 042308 (2017)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.95.042308

ہے [35] J. Sun, X. Yuan, T. Tsunoda, V. Vedral, SC Bejamin, and S. Endo, Mitigating Realistic Noise in Practical Noisy Intermediate-scale Quantum Devices, Phys. Rev. اپلائیڈ 15، 034026 (2021)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevApplied.15.034026

ہے [36] A. Strikis, D. Qin, Y. Chen, BC Benjamin, and Y. Li, Learning-based quantum error mitigation, arXiv:2005.07601.
آر ایکس سی: 2005.07601

ہے [37] P. Czarnik, A. Arrasmith, PJ Coles, and L. Cincio, Error mitigation with Clifford quantum-circuit data, arXiv:2005.10189.
آر ایکس سی: 2005.10189

ہے [38] A. Zlokapa، اور A. Gheorghiu، قریبی مدت کے کوانٹم آلات پر شور کی پیشین گوئی کے لیے ایک گہری سیکھنے کا ماڈل، arXiv:2005.10811۔
آر ایکس سی: 2005.10811

ہے [39] J. Arrazola، اور TR Bromley، Gaussian Boson سیمپلنگ کا استعمال کرتے ہوئے گھنے ذیلی گراف تلاش کرنا، طبیعیات۔ Rev. Lett. 121، 030503 (2018)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.030503

ہے [40] K. Brádler, S. Friedland, J. Izaac, N. Killoran, and D. Su, Graph isomorphism and Gaussian Boson سیمپلنگ، Spec. میٹرکس 9, 166 (2021)۔
https://​doi.org/​10.1515/​spma-2020-0132

ہے [41] M. Schuld, K. Brádler, R. Israel, D. Su, اور B. Gupt, Gaussian Boson سیمپلر کے ساتھ گراف کی مماثلت کی پیمائش کرنا, Phys. Rev. A 101, 032314 (2020)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.101.032314

ہے [42] K. Brádler, R. Israel, M. Schuld, and D. Su, A duality at the heart of Gaussian boson sampling, arXiv:1910.04022۔
arXiv:1910.04022v1

ہے [43] C. Weedbrook, S. Pirandola, R. García-Patrón, NJ Cerf, TC Ralph, JH Shapiro, and S. Lloyd, Gaussian quantum information, Rev. Mod. طبیعات 84، 621 (2012)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​RevModPhys.84.621

ہے [44] K. Brádler, P. Dallaire-Demers, P. Rebentrost, D. Su, and C. Weedbrook, Gaussian Boson سیمپلنگ برائے صوابدیدی گراف کی کامل مماثلت، Phys. Rev. A 98, 032310 (2018)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.98.032310

ہے [45] H. Qi, DJ Brod, N. Quesada, and R. García-Patrón, Regimes of Classical Simulability for Noisy Gaussian Boson Sampling, Phys. Rev. Lett. 124، 100502 (2020)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.124.100502

ہے [46] WR Clements, PC Humphreys, BJ Metcalf, WS Kolthammer, and IA Walsmley, Optimal design for Universal multiport interferometers, Optica 3, 1460 (2016)۔
https://​/​doi.org/​10.1364/​OPTICA.3.001460

ہے [47] M. Reck, A. Zeilinger, HJ Bernstein, and P. Bertani, Experimental realization of Any Discrete Unitary Operator, Phys. Rev. Lett. 73، 58 (1994)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.73.58

ہے [48] M. Jacques, A. Samani, E. El-Fiky, D. Patel, X. Zhenping, and DV Plant, SOI پلیٹ فارم پر تھرمو آپٹک فیز شفٹر ڈیزائن اور تھرمل کراسسٹالک کی تخفیف، Opt. ایکسپریس 27، 10456 (2019)۔
https://​/​doi.org/​10.1364/​OE.27.010456

ہے [49] A. Serafini، Quantum Continuous Variables: A Primer of Theoretical Methods (CRC پریس، 2017)۔

ہے [50] J. Huh, GG Guerreschi, B. Peropadre, JR McClean, and A. Aspuru-Guzik, Boson sampling for molecular vibronic spectra, Nature Photonics 9, 615 (2015)۔
https://​doi.org/​10.1038/​nphoton.2015.153

ہے [51] S. Rahimi-Keshari، MA Broome، R. Fickler، A. Fedrizzi، TC Ralph، and AG White, Direct characterization of linear-optical networks, Opt. ایکسپریس 21، 13450 (2013)۔
https://​/​doi.org/​10.1364/​OE.21.013450

ہے [52] V. Giovannetti, AS Holevo, and R. García-Patrón, A Solution of Gaussian Optimizer Conjecture for Quantum Channels, Commun. ریاضی طبیعات 334، 1553 (2015)۔
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-014-2150-6

ہے [53] R. García-Patrón، J. Renema، اور V. Shchesnovich، نقصان دہ فن تعمیر میں بوسن کے نمونے لینے کا نمونہ، Quantum 3, 169 (2019)۔
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-08-05-169

ہے [54] R. Kruse, CS Hamilton, L. Sansoni, S. Barkhofen, C. Silberhorn, and I. Jex, Gaussian Boson سیمپلنگ کا تفصیلی مطالعہ، Phys. Rev. A 100, 032326 (2019)۔
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.100.032326

کی طرف سے حوالہ دیا گیا

[1] M. Cerezo, Andrew Arrasmith, Ryan Babbush, Simon C. Benjamin, Suguru Endo, Keisuke Fujii, Jarrod R. McClean, Kosuke Mitarai, Xiao Yuan, Lukasz Cincio, and Patrick J. Coles, "variational Quantum Algorithms" آر ایکس سی: 2012.09265.

[2] ٹائلر وولکوف، زو ہولمز، اور اینڈریو سورن بورگر، "مسلسل متغیر کوانٹم لرننگ کے لیے یونیورسل کمپائلنگ اور (No-)فری لنچ تھیورمز"، آر ایکس سی: 2105.01049.

[3] شریا پی کمار، لیون ہارڈ نیوہاؤس، لوکاس جی ہیلٹ، ہاؤیو کیو، بلیئر موریسن، ڈیلن ایچ مہلر، اور ایش ڈھنڈ، "پورٹ ایلوکیشن اور کمپلیشن کے ذریعے لکیری آپٹکس کی خامیوں کو کم کرنا"، آر ایکس سی: 2103.03183.

[4] سعد یالوز، برونو سینجین، فلیپو میاٹو، اور ویدران ڈنجکو، "فوٹونک کوانٹم کمپیوٹر پر مضبوطی سے منسلک کئی بوسون ویو فنکشنز کو انکوڈنگ: پرکشش بوس-ہبارڈ ماڈل کے لیے درخواست"، آر ایکس سی: 2103.15021.

مذکورہ بالا اقتباسات سے ہیں۔ SAO/NASA ADS (آخری بار کامیابی کے ساتھ 2021-05-07 23:43:35)۔ فہرست نامکمل ہو سکتی ہے کیونکہ تمام ناشرین مناسب اور مکمل حوالہ ڈیٹا فراہم نہیں کرتے ہیں۔

On Crossref کی طرف سے پیش خدمت کاموں کے حوالے سے کوئی ڈیٹا نہیں ملا (آخری کوشش 2021-05-07 23:43:33)۔

ماخذ: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-05-04-452/

ٹائم اسٹیمپ:

سے زیادہ کوانٹم جرنل