مقاله ارزیابی پروتکل‌های تخمین فاز کوانتومی برای کامپیوترهای کوانتومی متحمل خطای اولیه

چکیده

We compare several quantum phase estimation (QPE) protocols intended for early fault-tolerant quantum computers (EFTQCs) in the context of models of their implementations on a surface code architecture. We estimate the logical and physical resources required to use these protocols to calculate the ground state energy of molecular hydrogen in a minimal basis with error below $10^{-3}$ atomic units in the presence of depolarizing logical errors. Accounting for the overhead of rotation synthesis and magic state distillation, we find that the total $T$-gate counts do not vary significantly among the EFT QPE protocols at fixed state overlap. In addition to reducing the number of ancilla qubits and circuit depth, the noise robustness of the EFT protocols can be leveraged to reduce resource requirements below those of textbook QPE, realizing approximately a 300-fold reduction in computational volume in some cases. Even so, our estimates are well beyond the scale of existing early fault-tolerance demonstrations.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

ما چندین پروتکل تخمین فاز کوانتومی (QPE) را که برای رایانه های کوانتومی تحمل گسل اولیه (EFTQCS) در نظر گرفته شده در زمینه مدل های اجرای آنها در یک معماری کد سطح مقایسه می کنیم.ما منابع منطقی و فیزیکی مورد نیاز برای استفاده از این پروتکل ها را برای محاسبه انرژی حالت زمین هیدروژن مولکولی در حداقل با خطای زیر 10 $^{-3} $ اتمی در حضور خطاهای منطقی تخلیه می کنیم.حسابداری برای سربار سنتز چرخش و تقطیر حالت جادویی ، می فهمیم که تعداد کل تعداد t $ t $ در بین پروتکل های EFT QPE در همپوشانی حالت ثابت متفاوت نیست.علاوه بر کاهش تعداد قاب های کمکی و عمق مدار ، استحکام سر و صدای پروتکل های EFT می تواند برای کاهش نیاز منابع در زیر کتابهای QPE درسی کاهش یابد و در بعضی موارد تقریباً 300 برابر کاهش حجم محاسباتی را تحقق بخشد.با این وجود ، برآوردهای ما فراتر از مقیاس تظاهرات تحمل گسل اولیه موجود است.