噪声中等规模量子计算机上串扰的软件缓解
量子物理
2020-01-10 v1 新兴技术
摘要
串扰是噪声中等规模量子(NISQ)系统的主要噪声来源，也是硬件设计的基本挑战。当多条指令并行执行时，指令间的串扰会破坏量子态并导致程序执行错误。我们的目标是通过软件技术缓解串扰噪声对应用的影响。这需要(i)对硬件串扰进行准确表征，以及(ii)智能指令调度以将受影响操作串行化。由于串扰表征计算开销大，我们开发了降低表征开销的优化方法。在三个20量子比特IBMQ系统上，我们展示了相比全配对串扰测量，表征时间(量子计算设备上的计算时间)降低了两个数量级。基于这些表征，我们开发了一种调度器，审慎地将高串扰指令串行化，在缓解串扰与串行化带来的指数级退相干错误之间取得平衡。在三个IBMQ系统的真实运行上，相比IBM指令调度器，我们的调度器将应用电路的错误率最高降低了5.6倍，并在实践中提供了近最优的串扰缓解。更广义地看，串扰缓解的困难近期促使量子计算供应商转向更稀疏的量子比特连接或在硬件中完全禁用邻近操作，这可能损害性能。我们的工作论证了软件缓解串扰错误的合理性。
引用
@article{arxiv.2001.02826,
title = {Software Mitigation of Crosstalk on Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers},
author = {Prakash Murali and David C. McKay and Margaret Martonosi and Ali Javadi-Abhari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.02826},
year = {2020}
}
备注
To appear in ASPLOS 2020