kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Comparing the correctness of Grover's algorithm with and without Shor code error­correction
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Jämförelse i korrektheten av Grovers algoritm vid användning av Shor­koder jämfört med ingen felkorrigering (Swedish)
Abstract [en]

Quantum computers leverage quantum mechanics to achieve a speedup of certain types of calculations. Due to their non-deterministic characteristics, this comes at a cost of lower correctness. With current technology though, a greater obstacle is the impact of noise on the correctness. The impact of noise can be reduced by encoding quantum states according to error-correcting schemes. A computational task in which quantum computers theoretically outperform classical computers is in searching unordered data, which can be done using Grover’s algorithm. We compare the impact of noise on the algorithm, when and when not using the error-correcting scheme known as the Shor code. The study is conducted using the Qiskit toolkit from IBM and the programming language Python. Quantum circuits are simulated on classical hardware, as opposed to running them on real quantum hardware. Our results show that, using our method, the impact of noise on the algorithm is not reduced by using the scheme. From the results we conclude that Grover’s algorithm would have to be paired with a error-correcting scheme in some other way in order to successfully lower noise impact. We hypothesize that such an implementations would take transversal gates in regard, or use some other error-correction code.

Abstract [sv]

Med hjälp av kvantmekaniska fenomen kan kvantdatorer utföra vissa typer av beräkningar snabbare än klassiska datorer. På grund av deras icke-deterministiska egenskaper sker detta till priset av lägre korrekthet. Med dagens kvanthårdvara är dock inverkan av brus på korrektheten ett ännu större hinder. Brusets påverkan kan minskas genom att kvanttillstånd kodas enligt felkorrigerande koder. En beräkningsuppgift där kvantdatorer teoretiskt sett överträffar klassiska datorer är sökning i oordnad data, vilket kan göras med Grovers algoritm. Vi jämför hur algoritmen påverkas av brus, med och utan användning av det felkorrigerande systemet Shor-koden. Studien genomförs med hjälp av Qiskit från IBM och programmeringsspråket Python. Kvantkretsar simuleras på klassisk hårdvara, till skillnad från att köra dem på riktig kvanthårdvara. Våra resultat visar att metoden inte minskar brusets inverkan på algoritmen. Av resultaten drar vi slutsatsen att Grovers algoritm skulle behöva kombineras med ett felkorrigerande system på något annat sätt för att framgångsrikt minska bruspåverkan. Vi förmodar att en sådan implementering skulle ta hänsyn till transversella grindar eller använda något annat felkorrigerande system.

Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 28
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:390
Keywords [en]
Quantum computing, Quantum circuit, Unstructured search, Grover's algorithm, Quantum error correction, The Shor code
Keywords [sv]
Kvantberäkning, Kvantkrets, Ostrukturerad sökning, Grovers algorithm, Kvantfelrättning, Shor-koden
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-351191OAI: oai:DiVA.org:kth-351191DiVA, id: diva2:1886688
Supervisors
Examiners
Available from: 2024-09-17 Created: 2024-08-02 Last updated: 2024-09-17Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1517 kB)136 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1517 kBChecksum SHA-512
4f60171c5897cdd33bced4084dff730c2f9431599d0a08045356f0085adb2e39a9b5454f0a54cbbcec8cd4dbd1ccc994411c70019cbafe56f4acd50d2315c9c6
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Computer and Information Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 136 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 164 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf