Abgeschattete Lichtkegel (SLC)
qiskit-addon-slc ist ein Paket zur Berechnung des „Shaded Light Cone“ (SLC) [1] einer Observable in Bezug auf einen Quantenschaltkreis. Im Zusammenhang mit der probabilistischen Fehlerkompensation (PEC) ähneln schattierte Lichtkegel herkömmlichen binären Lichtkegeln insofern, als dass die Nichtkorrektur von Fehlern außerhalb des Lichtkegels die Varianz (d. h. den Abtastaufwand) verringern kann. Durch die Lichtkegel-Schattierung lässt sich diese Strategie noch weiter ausbauen, indem den Pauli-Fehlergeneratoren innerhalb des kausalen Lichtkegels Skalen zugewiesen werden. Fehler, denen kleinere Skalen zugeordnet sind, haben einen geringeren Einfluss auf die beobachtbare Größe; werden sie aus dem Rauschmodell herausgefiltert, kann dies die Varianz (d. h. den Stichprobenaufwand) verringern, allerdings auf Kosten einer gewissen Verzerrung. Das Paket qiskit-addon-slc bietet Anwendern die Möglichkeit, Lightcone-Schattierungen zu erstellen und den Kompromiss zwischen Abtastkosten und Verzerrung zu steuern.
Einführung
Eine einfache Anleitung, die Ihnen den schnellen Einstieg in dieses Paket erleichtert, finden Sie im Schnellstart-Leitfaden.
Anwendungsfallbeispiele
Diese Technik wurde eingesetzt, um die Abtastkosten von PEC in einem gespiegelten Ising-Schaltkreis mit 20 Qubits zu verbessern [Tutorial].
Fachliche Diskussion
Methodenübersicht
Die schattierten Lichtkegel werden in fünf Schritten berechnet und verwendet:
- Berechne eine Schranke für den Einfluss jedes Pauli-Fehlerterms auf die Observable am Ende der Schaltung (Vorwärtsschranke)
- Berechne eine Schranke für den Einfluss jedes Pauli-Fehlerterms auf den Anfangszustand zu Beginn der Schaltung (Rückwärtsschranke)
- Schätzen Sie den Beitrag zur Verzerrung für jeden Pauli-Fehlerterm unter Verwendung der Vorwärts-/Rückwärtsgrenzen und der Fehlerrate des Terms
- Ordnen Sie die Fehlerterme anhand ihrer Fehlerrate und ihrer Grenzen nach Priorität. Es werden die Terme aus dem Rauschmodell gestrichen, die den geringsten Einfluss auf den beobachtbaren Erwartungswert haben, bis die vom Benutzer festgelegte Toleranz für den Bias erreicht ist. Alternativ kann man die Fehlerterme mit dem größten Einfluss in ein Rauschmodell aufnehmen, bis das vom Benutzer festgelegte Budget für die Abtastkosten ausgeschöpft ist.
- Das Modell des abgeschnittenen Rauschens abmildern. Unter Verwendung des Modells der gerichteten Ausführung aus Qiskit Runtime ist die Festlegung der Fehlerterme, die bei der PEC-Abtastung ignoriert werden sollen, unkompliziert. Weitere Informationen finden Sie im Tutorial.
Softwarefunktionen
- Parallele asynchrone gebundene Berechnung
- Durch Rost beschleunigte Ausbreitung
- Ermöglicht eine vorzeitige Berechnung der Grenzen (d. h. vor dem eigentlichen Rauschlernen)
Bekannte Probleme
- Windows wird nicht unterstützt
- InjectNoise(site=”before” ) wird nicht unterstützt
- Unterstützt keine fein abgestufte Zusammenführung von Grenzen
Zukünftige Arbeiten
- Rust-beschleunigte Eigenwertberechnung zur Ermittlung von Vorwärtsgrenzen
- Weitere Anleitungen folgen in Kürze
Beitrag
Der Quellcode ist unter GitHub verfügbar.
Das Entwicklerhandbuch befindet sich unter CONTRIBUTING.md im Stammverzeichnis des Repositorys dieses Projekts. Mit Ihrer Teilnahme verpflichten Sie sich, den Verhaltenskodex von Qiskit einzuhalten.
Wir nutzen GitHub -Tickets zur Erfassung von Anfragen und Fehlern.
Verweis auf dieses Paket
Wenn Sie dieses Paket in Ihrer Forschungsarbeit verwenden, nutzen Sie bitte die Datei „ CITATION.bib “ im Repository dieses Projekts, um die entsprechenden Quellen anzugeben.
Lizenz
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Das Entwicklerhandbuch finden Sie unter CONTRIBUTING.md. Mit Ihrer Teilnahme verpflichten Sie sich, den Verhaltenskodex von Qiskit einzuhalten.
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Referenzen
- Andrew Eddins u. a., Lightcone-Shading für die klassisch beschleunigte Minderung von Quantenfehlern, arXiv:2409.04401v1 [quant-ph].