基于布局诱导的无折叠零噪声外推

近期量子处理器处于噪声主导的 regime 中，动机是使用不完整容错的误差缓解技术来恢复准确的期望值。零噪声外推 (ZNE) 是一种广泛使用但具有偏差的误差缓解方法，缺乏严格的误差界限。其有效应用需要非平凡的技术选择，尤其是噪声放大因子和外推模型的选择，使得 ZNE 对用户专业知识敏感，常需代价高昂的试错程序。本文我们引入了无折叠零噪声外推 (FF-ZNE) 方法，通过利用具有不同本征噪声轮廓的等构硬件布局，实现有效的噪声放大而无需电路折叠。FF-ZNE 利用等构硬件布局的不同本征噪声轮廓，使得执行固定电路跨这些布局会诱导有效噪声强度的可控变化。在去极化噪声模型下，我们解析地表明，结果外推采用固定的线性形式，从而消除外推器选择，实现无处置的、用户独立的缓解程序。我们进一步提出了两种算法，用于识别给定电路在哪些等构硬件布局上产生足够不同期望值的集合，以实现可靠的零噪声外推。在 133 比特的 IBM Quantum 设备上实验表明，FF-ZNE 对效率较高的 50 比特 EfficientSU2 (稀疏) 和哈密顿量模拟 (稠密) 电路，平均偏差分别为约 6% 和 4.5%。该方法因此具有可扩展性，可适用于广泛的电路。通过消除噪声因子和外推器选择，FF-ZNE 将零噪声外推从一种需要专业调优的技术转变为一种实用、可扩展且广泛可访问的当前量子硬件的误差缓解方法。