arXiv（arXiv:2608.05202）で公開された独立したベンチマーク研究は、商用量子エラー抑制およびエラー緩和ソフトウェアスタックのプロトコルレベルの評価を提供します。カトリック大学アメリカ校、デウスト大学、アンデス大学の研究者によって実施されたこの論文は、Qiskit Functions Catalog内のサードパーティ管理パイプライン、特にQ-CTRL Performance ManagementおよびQedma QESEMと比較して、ネイティブなIBM Qiskit Runtimeプリミティブを比較しています。すべての実験は、156量子ビットのIBM Quantum Heron r3超伝導プロセッサであるibm_pittsburghで実行されました。
このベンチマークは、2つの実行モデルを評価します。Samplerインターフェースを介したサンプリングタスク（ビット文字列カウント）と、Estimatorインターフェースを介した観測可能な期待値です。同等比較を確実にするため、IBMとQ-CTRLの構成は、ショット予算（インスタンスあたり215 = 32,768ショット）を一致させて運用されました。一方、Qedma QESEMは、ネイティブの精度と時間予算インターフェース（精度目標0.1、QPU時間キャップ600秒）を通じて構成されました。抽象的なワークロードは、同一のハードウェアキャリブレーションウィンドウ内で、すべてのプロバイダーに提出されました。
Sampler Trackでは、Bernstein–Vazirani（25～75量子ビット）、Quantum Phase Estimation（10～30カウント量子ビット）、GHZ状態準備（25～50量子ビット）、Randomized Mirror Circuits（25～100量子ビット）でテストされ、Q-CTRLの自律抑制パイプラインは、12のテストケースすべてで最も高い正確な出力成功確率を示しました。30量子ビットのQuantum Phase Estimation（QPE）では、生のIBM実行と測定ツイストIBM実行は32,768回の試行で0回の正確一致ショット（成功率0.00%）しか得られませんでしたが、Q-CTRLは12.69%の正確な成功確率を維持しました。100量子ビットのRandomized Mirror Circuitsでは、Q-CTRLはIBMの生の実行での9.14%と比較して、76.45%の正確な100ビットターゲット文字列成功率を維持しました。
| [ Estimator Trackの精度とQPUオーバーヘッドのベンチマーク（TFIM 25～75量子ビット） ] | ||
|---|---|---|
| ソフトウェアスタック構成 | エラーメトリクス vs. MPS正確参照 | エラー削減とQPUランタイム |
| IBM生の実行 (SamplerV2 / EstimatorV2 Level 0) |
• 磁化MAE (mX): 0.1484 • 相関子MAE (cZZ): 0.0282 • 全体MAE: 0.0883 |
• 1.00倍（ベースライン） • 報告されたQPU時間: ジョブあたり約17.8秒 |
| IBM TREX + ツイスト (Resilience Level 1 + Gate Twirling) |
• 磁化MAE (mX): 0.1026 • 相関子MAE (cZZ): 0.0587 • 全体MAE: 0.0807 |
• 1.09倍のエラー削減 • 報告されたQPU時間: ジョブあたり約28.0～37.8秒 |
| Q-CTRL Performance Management (自律抑制パイプライン) |
• 磁化MAE (mX): 0.0376 • 相関子MAE (cZZ): 0.0194 • 全体MAE: 0.0285 |
• 3.10倍のエラー削減 • 報告されたQPU時間: ジョブあたり約28.0秒 |
| Qedma QESEM (キャラクタライゼーションとバイアスなし緩和) |
• 磁化MAE (mX): 0.0278 • 相関子MAE (cZZ): 0.0097 • 全体MAE: 0.0188 |
• 4.70倍のエラー削減 • 報告されたQPU時間: ジョブあたり約211～311秒 |
Estimator Trackでは、8層の横磁場イジングモデル（TFIM）回路を25、50、75量子ビットで正確な行列積状態（MPS）参照と比較して評価した結果、Q-CTRLとQedma QESEMは、生の実行と比較して、それぞれ3.10倍と4.70倍の集約平均絶対誤差（MAE）を削減しました。しかし、2つのサードパーティスタックは、異なるリソースと精度のプロファイルを示しました。Q-CTRLは、ジョブあたり28秒のQPU時間を使用してエラー削減を達成しました（IBMベースラインランタイムに一致）。一方、Qedma QESEMは、ジョブあたり211～311秒のQPU時間を消費して最高の精度を達成しました（Q-CTRLのランタイムの7.5倍～11.1倍）。
arXivの調査プレプリント（Quantum Error Management Benchmark）はこちらで、IBM Qiskit Runtimeのクラウドプリミティブ仕様はこちらおよびこちらでご覧いただけます。
2026年9月23日
