利用单量子比特操作对状态制备和测量误差进行独立高效表征

在许多量子计算平台上,状态制备与测量(SPAM)误差往往超过单量子比特门操作误差。为指导硬件性能优化并开发更高效的SPAM误差抑制策略,必须分别量化状态制备(SP)和测量(M)环节的误差贡献。本研究提出一种创新协议,仅需利用高保真度的单量子比特门操作和无需重置的重复单量子比特测量,即可高效独立表征SP与M误差参数。该方案假设测量过程具有非破坏性,且M误差在时空维度上无关联性并遵循经典统计特性。值得注意的是,该协议的电路深度与系统规模无关,目标参数的表征精度仅受实验重复次数限制。研究人员将该协议应用于IBM量子平台多个量子比特的并行SPAM误差表征,测得SP失真率最高达6.57%,读数分配误差最高达19.1%。通过数值模拟,该工作进一步揭示:若测量误差校正未充分考虑SP误差,通常会导致观测值期望估计出现系统性偏差。
提交arXiv: 2025-09-23 18:03

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