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Coherent and non-unitary errors in ZZ-generated gates

Müller, Thorge und Stollenwerk, Tobias und Headley, David und Epping, Michael und Wilhelm, Frank K. (2024) Coherent and non-unitary errors in ZZ-generated gates. Quantum Science and Technology. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/2058-9565/ad9be2. ISSN 2058-9565.

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Kurzfassung

Variational algorithms such as the Quantum Approximate Optimization Algorithm have attracted attention due to their potential for solving problems using near-term quantum computers. The ZZ interaction typically generates the primitive two-qubit gate in such algorithms applied for a time, typically a variational parameter, γ. Different compilation techniques exist with respect to the implementation of two-qubit gates. Due to the importance of the ZZ-gate, we present an error analysis comparing the continuous-angle controlled phase gate (\textsc{CP}) against the fixed angle controlled Z-gate (CZ). We analyze both techniques under the influence of coherent over-rotation and depolarizing noise. We show that CP and CZ compilation techniques achieve comparable ZZ-gate fidelities if the incoherent error is below 0.03 % and the coherent error is below 0.8 %. Thus, we argue that for small coherent and incoherent error, a non-parameterized two-qubit gate such as CZ in combination with virtual Z decomposition for single-qubit gates could lead to a significant reduction in the calibration required and, therefore, a less error-prone quantum device. We show that above a coherent error of 0.04 π (2 \%), the CZ gate fidelity depends significantly on γ.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210764/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Coherent and non-unitary errors in ZZ-generated gates
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller, Thorgethorge.mueller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stollenwerk, Tobiasto.stollenwerk (at) fz-juelich.dehttps://orcid.org/0000-0001-5445-8082NICHT SPEZIFIZIERT
Headley, DavidDaimlerNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Epping, MichaelMichael.Epping (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0950-6801176557794
Wilhelm, Frank K.f.wilhelm-mauch (at) fz-juelich.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 Dezember 2024
Erschienen in:Quantum Science and Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1088/2058-9565/ad9be2
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:2058-9565
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Compilation, quantum gates, noise
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantencomputing
Standort: Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Epping, Michael
Hinterlegt am:16 Dez 2024 12:51
Letzte Änderung:24 Jan 2025 13:47

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