估计量子门平均保真度的最优策略

我们表明，表征量子设备正常功能所需的最小实验工作量对于$n$个量子比特按$2^n$缩放，并需要约$n^2 2^{3n}$的经典计算资源。与目前最好的协议（蒙特卡洛表征）相比，这代表了指数级的减少。这种减少的代价是必须制备纠缠输入态，或者只能获得界限而非平均保真度本身。这是通过对所谓的二设计 (two-designs) 或两个经典保真度应用蒙特卡洛采样来实现的。针对 Clifford 门的特定情况，基于信道 - 态同构的原始版本蒙特卡洛表征仍然是最优选择。我们根据所需实验设置的数量、实际测量的平均次数和经典计算资源，对现有的高效设备表征策略进行了分类。