Pengenalan

Dunia sedang menghampiri era kelebihan kuantum. Di sini, kelebihan kuantum merujuk kepada pelaksanaan tugas pada sistem hibrid kuantum–klasik sedemikian rupa sehingga:

• Ketepatan output boleh disahkan secara ketat.
• Pengiraan menunjukkan pemisahan kuantum — memberikan kecekapan, keberkesanan kos, atau ketepatan yang lebih unggul berbanding kaedah klasik semata-mata.

Mencapai kelebihan kuantum dalam jangka masa terdekat memerlukan kita menggunakan setiap alat yang ada untuk mendapatkan hasil optimum daripada perkakasan kuantum masa kini. Dalam praktiknya, ini bermakna kita perlu menangani hingar dan ralat secara terus. Kita mempunyai set alat yang sentiasa berkembang untuk menangani cabaran ini, termasuk penindasan ralat, mitigasi ralat, pengesanan ralat, dan pembetulan ralat. Konsep-konsep ini boleh sukar dibezakan, sebahagiannya kerana ia berada dalam satu kontinum sepanjang laluan menuju pengkomputeran kuantum bertoleransi kerosakan. Secara kasarnya:

• Penindasan ralat bertujuan mengurangkan kebarangkalian ralat tertentu daripada berlaku sejak awal lagi.
• Mitigasi ralat berusaha mengurangkan kesan ralat yang telah berlaku terhadap hasil akhir.
• Pengesanan dan pembetulan ralat mengekod maklumat kuantum secara berlebihan merentasi berbilang qubit, supaya ralat dapat dikesan dan dibetulkan melalui pemeriksaan konsistensi.

Sesetengah teknik mengaburkan sempadan ini. Sebagai contoh, jika ralat dapat dikesan pada peringkat litar dan shot yang tidak sah dibuang atau dipulihkan secara kebarangkalian semasa pasca-pemprosesan, ini boleh dilihat sebagai satu bentuk pembetulan ralat yang terhad, walaupun ia tidak mempunyai struktur bertoleransi kerosakan yang penuh seperti kod pembetulan ralat kuantum.

Pauli twirling, contoh lain, membentuk semula hingar supaya ia berkelakuan seperti proses Pauli stokastik. Ini boleh melambatkan pengumpulan ralat koheren dan menjadikan teknik lain, seperti mitigasi ralat, lebih berkesan. Namun begitu, dengan sendirinya, ia lebih tepat digambarkan sebagai satu bentuk penyesuaian hingar, bukannya penindasan atau mitigasi secara ketat.

Alat-alat ini tidak saling eksklusif. Aliran kerja yang berkesan sering menggabungkan pelbagai pendekatan. Penindasan dan mitigasi boleh digunakan secara meluas pada masa kini, manakala pengesanan ralat boleh digunakan dalam sesetengah aliran kerja untuk membuang hasil yang salah atau memulihkan keadaan yang betul secara kebarangkalian. Sementara itu, bentuk pembetulan ralat yang semakin canggih semakin mudah dicapai. Dengan memanfaatkan dan menggabungkan kaedah-kaedah ini, kita boleh membina laluan berterusan menuju pengkomputeran kuantum bertoleransi kerosakan. Untuk pendekatan yang mudah bagi memanfaatkan pelbagai teknik mitigasi ralat, tanpa banyak latar belakang teori, lihat tutorial ini di IBM Quantum® Platform.

Dalam kursus ini, Alat untuk Kelebihan Kuantum, kita akan meneroka beberapa kaedah paling menjanjikan bagi menguruskan hingar dan ralat kuantum. Fokus kita adalah meneroka aplikasi praktikal menggunakan Qiskit, sambil menyediakan latar belakang teori yang mencukupi untuk membantu anda menentukan teknik mana yang sesuai untuk kes penggunaan anda. Kita juga akan menonjolkan kaedah mana yang boleh digabungkan secara berkesan dalam satu aliran kerja — dan mana yang biasanya tidak boleh.

Sertai kami semasa kita meneroka alat-alat yang akan membantu membawa kelebihan kuantum semakin hampir.