基于 Paul 噪声循环结构的量子分布误差缓解

本工作引入分布误差缓解（DEM），以缓解量子电路输出分布中的误差。我们提供了严格的理论基础。若复合噪声为 Paul 信道，则理想输出分布与标准基中的噪声分布由随机矩阵相关联。该系统由噪声向量与理想分布之间的 XOR 卷积（矩阵为递归 2x2 块循环）描述。通过快速 Walsh-Hadamard 变换即可将噪声输出分布纠正为理想输出分布。我们引入一种 tomography 方法来逼近噪声向量，该方法仅需一个逻辑电路的抽样。DEM 的量子开销仅需两个逻辑电路的抽样。我们提供了有效缩放 DEM 应用的技术方法。给出了准确度界限。该方法通过包含 20 比特和 30 比特 GHZ 态准备、5 比特 Grover、6 比特和 10 比特量子相位估计、10 比特和 20 比特 Dicke 态准备电路的量子硬件执行进行测试。DEM 在所有演示中显著提高了输出分布的准确度。对于 30 比特 GHZ 态准备，纠正后的分布保真度达到 97.7%，而最初的原始保真度仅为 23.2%。