哈密顿模拟动态电路中的错误缓解

动态量子电路集成了中间电路测量和前馈操作,能够实现实时经典处理与条件量子逻辑。这些能力是量子纠错等关键量子协议的核心,近期已在多种应用中展现出减少量子资源(如电路深度和门数量)的巨大潜力。然而,在实际量子硬件上执行动态电路会引入一个关键权衡:虽然资源需求降低,但中间电路测量的高错误率,以及中间电路测量和前馈操作引入的延长空闲期所积累的退相干误差,会导致电路保真度下降。本文系统研究了标准误差缓解技术对哈密顿量模拟和基态估计等动态电路应用的影响,这些应用涉及海森堡模型等物理相关系统。该团队探索了动态解耦(DD)策略,以抑制中间电路测量和前馈延迟引入的空闲窗口期间的退相干和串扰误差,同时研究了通过零噪声外推(ZNE)进行误差缓解的方法。通过在IBM量子硬件上进行的实验,该团队评估了这些策略的有效组合,以最大化动态量子电路在这些应用中的实际优势。结果表明,DD与ZNE的组合能有效缓解中间电路测量和前馈操作引入的误差,以及由错误测量产生的误差。该方法在基态估计中实现了至少60%的保真度提升,并将伊辛模型时间演化态的观测误差降低高达99%,海森堡模型则降低高达20%。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-06 00:04

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