Relaxation of stationary states on a quantum computer yields a unique spectroscopic fingerprint of the computer’s noise
Relaxation of stationary states on a quantum computer yields a unique spectroscopic fingerprint of the computer’s noise
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量子计算机上稳态的弛豫产生了计算机噪声的独特光谱指纹
DOI：
10.1038/s42005-022-00803-8
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发表时间：
2022
影响因子：
5.5
通讯作者：
Mazziotti, David A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Smart, Scott E.;Hu, Zixuan;Kais, Sabre;Mazziotti, David A.
量子计算有可能彻底改变计算，但其对噪音的显着敏感性需要复杂的错误纠正和缓解。传统上，量子器件上的噪声直接通过量子比特和门测量来表征，但这种方法的缺点在于它不能充分捕获噪声对实际多量子比特应用的影响。在本文中，我们在量子计算机上模拟了稳态量子态的弛豫，以获得计算机噪声的唯一光谱指纹。与传统的方法相比，我们得到的噪声的频率分布，因为它是由模拟的静态量子态所经历的。来自多个超导量子比特IBM处理器的数据显示，噪声在模拟中产生了一个浴，表现出有色噪声和非马尔可夫行为。我们的研究结果提供了一个方向，噪声缓解，但也建议如何使用噪声的量子模拟开放系统。
Quantum computing has the potential to revolutionize computing, but its significant sensitivity to noise requires sophisticated error correction and mitigation. Traditionally, noise on the quantum device is characterized directly through qubit and gate measurements, but this approach has drawbacks in that it does not adequately capture the effect of noise on realistic multi-qubit applications. In this paper, we simulate the relaxation of stationary quantum states on a quantum computer to obtain a unique spectroscopic fingerprint of the computer’s noise. In contrast to traditional approaches, we obtain the frequency profile of the noise as it is experienced by the simulated stationary quantum states. Data from multiple superconducting-qubit IBM processors show that noise generates a bath within the simulation that exhibits both colored noise and non-Markovian behavior. Our results provide a direction for noise mitigation but also suggest how to use noise for quantum simulations of open systems.
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DOI：
--
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M. Balkanski
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Hirsh Kamakari;Shi-Ning Sun;M. Motta;A. Minnich
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