ADAPT：通过自适应动力学解耦缓解量子比特空闲错误

近 term 量子计算机上应用的保真度受限于硬件错误。除了在门操作和测量操作期间发生的错误外，量子比特还易受空闲错误的影响，这种错误发生在量子比特空闲且未主动进行任何操作时。为缓解空闲错误，量子器件领域的先前工作提出了动力学解耦（Dynamical Decoupling, DD），其通过连续执行特定单量子比特操作序列（有效充当恒等门）来减少空闲量子比特上的杂散噪声。遗憾的是，现有 DD 协议主要针对单个量子比特研究，其在应用层面的有效性尚不完全清楚。我们的实验表明，天真地对每个空闲量子比特启用 DD 并不一定能提高保真度。虽然 DD 降低了某些量子比特的空闲错误率，但由于 DD 协议的额外操作，它增加了其他量子比特的总体错误率。此外，空闲错误是程序相关的，且从 DD 受益的量子比特集合随每个程序而变化。为实现 DD 的稳健使用，我们提出了自适应动力学解耦（Adaptive Dynamical Decoupling, ADAPT），这是一个软件框架，它估计每个量子比特组合下 DD 的有效性，并明智地将 DD 仅应用于能提供最大收益的量子比特子集。ADAPT 采用诱饵电路（Decoy Circuit），其在结构上与原始程序相似但具有已知解，以识别使保真度最大化的 DD 序列。为避免对所有可能 DD 组合的指数级搜索，ADAPT 采用具有量子比特数线性复杂度的局部化算法。我们在 IBM 量子机器（16-27 个量子比特）上的实验表明，与不使用 DD 相比，ADAPT 平均将应用保真度提高了 1.86 倍，最高达 5.73 倍，与对所有量子比特使用 DD 相比提高了 1.2 倍。