量子硬件上具有手性干涉电路的复合量子门的相位敏感基准测试

我们构建并实验实现了紧凑的门原生电路，模拟了三能级和四能级手性分辨协议背后的态转移干涉。两种模型都编码在双量子比特寄存器中，其中一个耦合的对映体依赖符号在四能级电路中通过条件相位操作模拟，在三能级电路中通过最终旋转的符号模拟。在IBM量子处理器上，这两个电路以接近$98\%$的概率产生预期的对映体依赖输出态。然后，我们使用这些电路作为物理动机的、相位敏感的复合量子门基准。我们向单量子比特操作引入旋转角误差，并用几种复合门替换它们，包括B5、SK1、BB1、H5s和X5。比较表明，单门的鲁棒性并不能转化为等效的整个电路的鲁棒性。特别是，可变旋转序列不能保持所需的相对相位，使其不适合电路中的纠错。相比之下，H5s/X5序列在相对误差高达$50\%$时仍能保持高目标态布居，而基本旋转仅在约$8\%$时达到相同阈值。三能级电路表现出类似的增强，并额外揭示了一种误差抵消对称性，其复合替换的保护仅在相关全传播子满足逆关系时才精确。