哈密顿模拟中用于 Clifford 噪声降低的线路中途测量
量子物理
2026-05-14 v2
摘要
费米子哈密顿量的量子模拟是量子计算的一项领先应用，但在当今硬件上的精确执行受限于深 Trotter 线路中的误差累积。我们提出了一种与设备匹配的编码哈密顿模拟噪声降低框架，该框架将 Generalized Superfast Encoding (GSE) 中基于 symplectic-transvection 的 Trotter 综合与 Clifford Noise Reduction (CliNR) 以及由 mid-circuit measurement 启用的 Shor 式 stabilizer verification 相结合。我们在类似于即将推出的 IonQ Tempo 系列的 Barium 开发系统上，针对六量子比特编码的 Clifford Trotter 步骤实现了该方法，并使用硬件实验和校准的设备级噪声模型将其与直接执行进行了基准比较。编码的 CliNR 执行实现了高达 54% 的更低 logical error rate。至关重要的是，当 stabilizer 读出延迟到线路末尾时，这种优势消失了，这表明及时的 mid-circuit fault detection（而非仅验证开销）推动了这一改进。作为概念验证，我们进一步表明，机器学习引导的 stabilizer 选择可以识别出优于随机选择的验证算符。这些结果表明，编码原生验证与动态线路原语相结合，可以在没有量子纠错全部开销的情况下，实质性地改进应用驱动的量子模拟。
引用
@article{arxiv.2605.06792,
title = {Mid-Circuit Measurements for Clifford Noise Reduction in Hamiltonian Simulations},
author = {James Brown and Jason Iaconis and Yuri Alexeev and Linta Joseph and Spencer Churchill and Kenny Heitritter and William Aguilar-Calvo and Martin Roetteler and Martin Suchara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.06792},
year = {2026}
}
备注
12 pages, 8 figures