子系统平衡泡利转轴法实现高效测量误差抑制

测量误差缓解(MEM)是实现可靠量子计算的关键技术。无模型测量误差缓解(MF-MEM)作为一类重要方法,通常采用随机泡利旋转集将测量噪声转化为与量子态无关的缩放因子,从而通过简单校准实现误差修正。然而,这类方法面临采样开销过高的瓶颈,制约其可扩展性。针对此问题,该研究团队提出子系统平衡泡利旋转(SB-PT)——一种专为MF-MEM设计的旋转方法,通过在测量子系统上强制保持泡利算符平衡,实现选择性抑制主导测量噪声。理论证明,对于权重为r的泡利可观测量,SB-PT仅需O[4^r]个随机电路即可消除所有独立误差分量,较传统泡利旋转显著降低采样开销。这种效率提升对稀疏可观测量的效果尤为突出。 为将这种资源高效方案推广至任意可观测量,研究人员开发了硬件高效的测量转换框架,通过线性深度电路将高权重泡利算符转化为低权重等效算符。该过程中引入的电路噪声将与原生测量噪声通过统一旋转协议协同修正,确保稳健性能。大规模数值模拟显示,相较于传统随机旋转方法,新方案采样效率提升超16倍,且在不同系统规模和误差条件下均保持稳定性能优势。该工作为近期量子器件实现高保真度测量提供了资源节约且实验可行的技术路径。
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提交arXiv: 2025-09-22 00:39

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