Penyerapan hingar terambat (PNA)

Pakej ini melaksanakan penyerapan hingar terambat (PNA) [1] untuk mengurangkan ralat dalam nilai jangkaan observable.

PNA berfungsi dengan “menyerap” songsangan saluran hingar yang dipelajari ke dalam observable sasaran menggunakan perambatan Pauli. Iaitu, setiap penjana hingar Pauli dalam model hingar dirambatkan secara klasik hingga akhir litar dan dikenakan pada observable. Ini menghasilkan observable baharu yang, apabila diukur pada QPU, mengurangkan hingar gate yang dipelajari.

Pakej ini sesuai untuk menganggar nilai jangkaan litar kuantum umum dan observable Pauli; walau bagaimanapun, teknik ini amnya paling berkesan pada litar yang hampir-Clifford.

Bermula

Panduan ringkas untuk membantu anda bermula dengan pantas menggunakan pakej ini tersedia dalam panduan mula pantas.

Contoh kes penggunaan

Teknik ini telah digunakan untuk mengurangkan hingar pada model Ising terTrotter 56 qubit [1].

Perbincangan teknikal

Gambaran keseluruhan kaedah

Melaksanakan gate belitan pada QPU moden menghasilkan sejumlah besar hingar. Sehingga peranti toleran ralat sepenuhnya tersedia, gate belitan ideal, $U$, tidak akan tersedia. Sebaliknya ia akan dipengaruhi oleh suatu saluran hingar, $\Lambda$.

Hingar gate ini boleh dipelajari dan dicirikan dengan cekap sebagai model Pauli-Lindblad, dan seperti yang ditunjukkan dalam pembatalan ralat probabilistik (PEC), kita boleh mengurangkan ralat dengan melaksanakan anti-hingar, $\Lambda^{-1}$, menggunakan protokol pensampelan QPU [2]. Teknik lain, seperti pengurangan ralat rangkaian tensor (TEM), melaksanakan saluran hingar songsang sebagai langkah pasca-pemprosesan klasik [3].

Seperti TEM, PNA melaksanakan saluran hingar songsang dalam langkah pemprosesan klasik. Walaupun TEM menggunakan rangkaian tensor untuk menerangkan dan mengenakan pemetaan pengurang hingar pada satu set pengukuran lengkap secara maklumat, PNA menggunakan perambatan Pauli untuk merambatkan observable, $O$, melalui saluran hingar songsang. Ini menghasilkan observable baharu, $\tilde{O}$, yang apabila diukur terhadap keadaan yang bising, mengurangkan hingar yang dipelajari.

Punca pincang

• Pelaksanaan ini merambatkan setiap penjana ralat Pauli dalam setiap saluran anti-hingar, $\Lambda^{-1}_i$, hingga akhir litar. Apabila setiap penjana anti-hingar dirambatkan ke hadapan melalui litar di bawah tindakan $N$ gate putaran Pauli bagi litar $M$-qubit, bilangan sebutan akan bertambah sebagai $O(2^N)$ ke arah maksimum $4^M$ komponen Pauli unik. Untuk mengawal kos pengiraan, sebutan dengan pekali kecil mesti dipangkas, yang menyebabkan sedikit ralat dalam saluran anti-hingar yang berevolusi.

• Selain pemangkasan saluran anti-hingar yang berevolusi, $\Lambda^{-1}$, $\tilde{O}$ juga dipangkas semasa ia dirambatkan melalui $\Lambda^{-1}$. Ini juga merupakan punca pincang dalam nilai jangkaan terkurang akhir.

• Walaupun membiarkan $\tilde{O}$ membesar semasa perambatan akan meningkatkan ketepatannya, mengukurnya memerlukan lebih banyak tembakan pada QPU. Lazimnya ini meningkatkan pekali sebutan Pauli asal dalam $O$, di samping mencipta banyak sebutan Pauli baharu dengan pekali yang lebih kecil. Kedua-dua penskalaan semula pekali asal dan penciptaan sebutan baharu boleh meningkatkan overhed pensampelan. Dalam praktik, kami memangkas sekali lagi dengan hanya mengukur sebutan terbesar dalam $\tilde{O}$.

Menyumbang

Kod sumber tersedia di GitHub.

Panduan pembangun terletak di CONTRIBUTING.md dalam direktori akar repositori projek ini. Dengan mengambil bahagian, anda dijangka mematuhi kod etika Qiskit.

Kami menggunakan isu GitHub untuk menjejak permintaan dan pepijat.

Memetik pakej ini

Jika anda menggunakan pakej ini dalam penyelidikan anda, gunakan fail CITATION.bib dalam repositori projek ini untuk memetik rujukan yang sesuai.

Lesen

Apache License 2.0

Dasar penamatan sokongan

Kami mengikut pengversian semantik. Sekali-sekala kami mungkin membuat perubahan yang memecahkan keserasian untuk menambah baik pengalaman pengguna. Apabila boleh, kami akan mengekalkan antara muka lama dan menandakannya sebagai ditamatkan sokongan, selagi ia boleh wujud bersama yang baharu. Setiap penambahbaikan besar, perubahan yang memecahkan keserasian, atau penamatan sokongan akan didokumenkan dalam nota keluaran.

Rujukan

1. Andrew Eddins, et al., Computing noise-canceling observables via Pauli propagation, arXiv:2606.20441 [quant-ph].

2. Ewout van den Berg, et al., Probabilistic error cancellation with sparse Pauli-Lindblad models on noisy quantum processors, arXiv:2201.09866 [quant-ph].

3. Sergei Filippov, et al., Scalable tensor-network error mitigation for near-term quantum computing, arXiv:2307.11740 [quant-ph].