Zusammenfassung - Quantenfehlerminderung durch globale zufällige Fehlerkompensation für adiabatische Evolution im Schwinger-Modell

Quantenfehlerminderung durch globale zufällige Fehlerkompensation für adiabatische Evolution im Schwinger-Modell

2025-07-09 07:19:43

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Dieser Aufsatz von Oleg Kaikov, Theo Saporiti, Wassili Sazonow und Mohamed Tamaazousti präsentiert eine neue Anwendung des Globalen zufälligen Fehlerkorrektionsverfahrens (GREC) auf das Quantenfehlervermieden (QEM) im Kontext der adiabatischen Evolution von Zuständen auf noisy Quantengeräten. Insbesondere wird das Verfahren auf die Evolution der Eigenzustände im Schwinger-Gittermodell auf einem simulierten Quantengerät mit kundenspezifischen Störungen angewendet. Das Hauptziel der Autoren ist es, das GREC-Verfahren, eine Fehlerpartitionierungs-Technik für das QEM, auf den Bereich der adiabatischen Evolution zu erweitern. Sie erreichen dies, indem sie das Verfahren anpassen, um die Eigenschaften des QEM im „klassisch-quanten“ (CL-QU) Regime zu lernen, das sowohl für klassische als auch für störende Quantenrechnungen zugänglich ist, und diese Eigenschaften dann auf das „nur-quanten“ (nur-QU) Regime extrapoliert, das nur störenden Quantenrechnungen zugänglich ist. Der Aufsatz konzentriert sich auf das Schwinger-Modell, das eine U(1)-Gaugleichung in (1+1)- Dimensionen ist und an eine einzige Geschmacksart eines massiven Dirac-Fermions gekoppelt ist. Die Autoren verwenden die finite-lattice Hamiltonian-Formulierung des Schwinger-Modells und wenden die adiabatische Evolutionsmethode basierend auf dem adiabatischen Theorem an. Sie zeigen, dass das im CL-QU-Regime gelernte QEM erfolgreich in das nur-QU-Regime übertragen werden kann, auch wenn die beiden Regime sich in verschiedenen Phasen des Modells befinden. Die Autoren vergleichen die Leistung ihres adiabatischen GREC-Verfahrens mit der Methode der Zero Noise Extrapolation (ZNE), die eine andere QEM-Technik ist. Sie finden, dass adiabatischer GREC eine kleinere Fehlerproduktion als ZNE erzeugt und im Hinblick auf die Gesamtzahl der Gatter, die für die Simulationen verwendet werden, kosteneffizienter sein kann. Der Aufsatz skizziert auch mehrere Erweiterungen des adiabatischen GREC QEM-Verfahrens, einschließlich der Addition von Hyperparameterauswahl und der Verwendung von parametrisierten Gattereinsätzen auf dem Kircuit-Niveau. Die Autoren schließen, dass das adiabatische GREC-Verfahren eine vielversprechende Methode für das QEM in der adiabatischen Evolution ist und das Potenzial hat, auf eine breite Palette von Quantenrechenproblemen angewendet zu werden.