Определение ошибок квантовых операций с помощью D-меры
А. Е. Толстобров×+, Г. П. Фёдоров+*, Л. Е. Федичкин+, Д. А. Тарпанов+, Д. Ю. Шапошников+, С. С. Самарин×+, А. М. Еремеев+, А. М. Муравьёв+, М. Д. Пермяков*+, Я. Т. Шнейдман×+, С. А. Гунин+, Ю. И. Зотова+*, Ш. В. Кадырметов+, Д. А. Калачёва+, А. Н. Болгар+, В. Б. Лубсанов+, Е. С. Шлыкова+, А. Ю. Дмитриев+*, Ш. В. Сандуляну+* О. В. Астафьев×+*
+Московский физико-технический институт, 141701 Долгопрудный, Россия
*Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, 125009 Москва, Россия
×Сколковский институт науки и технологий, 121205 Москва, Россия
Abstract
Проведено экспериментальное сравнение методов оценки ошибок квантовых
операций на сверхпроводниковом квантовом процессоре. Ошибки однокубитных
операций исследованы с помощью чередующегося рандомизированного
бенчмаркинга, кросс-энтропийного бенчмаркинга и (D)-меры, определяемой
через операторную норму отклонения экспериментальной матрицы плотности от
идеальной. Показано, что значения ошибок, полученные методами
бенчмаркинга, на порядок ниже ошибок, определенных с помощью (D)-меры.
Дополнительно исследовано накопление ошибки в композициях однокубитных
гейтов и проверена применимость аддитивной оценки (D)-меры. Полученные
результаты демонстрируют необходимость применения метрик, чувствительных
к структуре ошибки, например, (D)-меры, для более полного понимания
характеристик квантовых процессоров и оптимизации их работы при
выполнении конкретных алгоритмов.