The currently available quantum technologies called noisy intermediate-scale quantum (NISQ) technologies containing noise in all of the steps, preparation, dynamics, and measurement do not yet suffice to show the quantum advantages in general although quantum computation in the ideal manner can outperform the classical counterparts. One of the key challenges, while quantum error correction is not feasible either, is therefore to reduce the effects of noise and run quantum algorithm on NISQ devices. In this thesis, we introduce a method of mitigating measurement readout errors on realistic quantum detectors and consider quantum algorithms on NISQ devices. The method applies i) single-qubit gate based quantum pre-processing before a measurement and then ii) classical post-processing after a measurement. We show that quantum algorithms such as the Bernstein-Vazirani and amplitude ampli fication algorithms on NISQ devices can be improved by the proposed measurement-mitigation protocol. Proof-of-principle demonstrations are also shown in IBMQ_yorktown and IBMQ_essex.
이상적인 양자 연산이 기존에 대응하는 연산을 능가할지라도, 오늘날의 사용 가능한 양자 기술인 NISQ 기술은 양자 상태의 준비, 변환 그리고 측정 단계에서 오류를 포함하기에 일반적으로 양자 이득을 얻기에는 충분하지 않다. NISQ 장비에서 양자 오류 정정은 실현 가능하지 않기 때문에, 오류의 영향을 줄이고 양자 알고리즘을 구현하는 것이 하나의 중요한 도전이다. 본 석사 학위 논문에서는 NISQ 장비의 양자 알고리즘을 다루고 현실적인 양자 측정장비 오류 개선 방법을 소개한다. 제시한 방법은 i) 측정 직전에 단일 큐비트 양자 게이트를 적용하는 양자 전처리 과정과 ii) 측정 후에 후처리 과정이 적용된다. 측정장비 오류 개선 방법을 적용하여 NISQ 장비에서 Bernstein-Vazirani 알고리즘과 양자 진폭 증폭 알고리즘이 개선됨을 보인다. IBMQ_yorktown 과 IBMQ_essex을 사용하여 원리 검증을 보인다.
