基于探测器层析经典后处理减缓近 term 量子设备中的读出噪声

我们提出一种简单方案,用于减少具有有限测量结局数的量子系统实验中的读出错误。我们的方法依赖于执行经典后处理,其前置步骤为量子探测器层析,即重建描述给定量子测量设备的正算子值测度(POVM)。若测量设备仅受可逆经典噪声影响,则有可能校正同一设备上进行后续实验的结局统计。为支持该方案在近 term 量子设备中的实际适用性,我们表征了IBM与Rigetti量子处理器中实现的测量。我们发现,对于这些基于超导transmon量子比特的设备,经典噪声确实是读出错误的主要来源。此外,我们分析了相干错误与有限统计对该错误减缓程序性能的影响。将我们的方案应用于IBM的5量子比特设备,我们观察到若干单量子比特与双量子比特任务结果的显著改善,包括量子态层析(QST)、量子过程层析(QPT)、非投影测量的实现,以及某些量子算法(Grover搜索与Bernstein-Vazirani算法)。最后,我们给出在五量子比特情形下某些概率分布实现得到改善的结果。