面向 NISQ 时代的有用指标：量子比特错误概率及其在零噪声外推中的作用
量子物理
2026-02-25 v2
摘要
准确评估和管理错误对于从噪声中间规模量子（NISQ）设备中提取有用结果至关重要。本文提出量子比特错误概率（QEP），这是一种结合了松弛、相位衰减、门操作和测量贡献的特定于设备的单量子比特指标，可在执行前计算得出。利用QEP作为控制变量，我们重新审视零噪声外推（ZNE），通过在所有相连量子比特对上添加受控的本征双量子比特门，以生成具有递增平均QEP的电路；随后通过对测量可观测量与这些值进行线性回归来近似零误差极限。在IBM Quantum Heron 处理器上进行基准测试，我们应用QEP引导的ZNE对二维横向场 Ising 模型进行一阶 Trotter 化模拟，该模型被选为具有代表性的相互作用的众多体系问题，涉及最高68个量子比特和15个 Trotter 步。在原始电路具有有限平均QEP的情形下，该方法在仅需三个噪声比例评估且无需额外经典后处理的条件下，能够抑制超出电路深度比例ZNE可达的可观测误差。这些结果表明，QEP作为一种透明且高效的误差指标，其集成到ZNE中为在当前超导硬件上实现可靠性提升提供了实用路径，无需承担完整量子纠错的资源成本。
引用
@article{arxiv.2503.10204,
title = {A Useful Metric for the NISQ Era: Qubit Error Probability and Its Role in Zero Noise Extrapolation},
author = {Nahual Sobrino and Unai Aseginolaza and Joaquim Jornet-Somoza and Juan Borge},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10204},
year = {2026}
}
备注
9 pages, 6 figures