利用零熵经典影子诊断大规模量子处理器中的串扰
量子物理
2025-12-01 v3
摘要
随着量子处理单元(QPU)扩展到数百个量子比特,诊断噪声诱导的相关性(串扰)对于可靠的量子计算变得至关重要。在这项工作中,我们引入了零熵经典影子(ZECS),这是一种诊断工具,利用来自经典影子(CS)信息的秩一量子态层析(QST)重构信息来进行串扰诊断。我们在 trapped ion 和 superconductive QPU 上使用了 ZECS,包括 ionq_forte(36 个量子比特)、ibm_brisbane(127 个量子比特)和 ibm_fez(156 个量子比特),使用了 1,000 到 6,000 个样本。利用这些样本,我们使用 ZECS 表征了整个硬件上不相交量子比特子集之间的串扰。然后利用此信息在 ibm_fez 上选择低串扰量子比特子集,以在 20 个量子比特问题上执行量子近似优化算法(QAOA)。与通过 Qiskit 转译的最佳量子比特选择相比,我们的方法将解决方案质量提高了 10%,并将算法相干性提高了 33%。ZECS 为诊断大规模 QPU 中的串扰提供了一种可扩展且测量高效的方法。
引用
@article{arxiv.2408.17317,
title = {Diagnosing crosstalk in large-scale QPUs using zero-entropy classical shadows},
author = {J. A. Montañez-Barrera and G. P. Beretta and Kristel Michielsen and Michael R. von Spakovsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.17317},
year = {2025}
}
备注
17 pages, 13 figures