独航空宇宙センター（DLR）の研究者、100量子ビットのIBMおよびIQMプロセッサで低コストベンチマークノイズエラー緩和を実証

ドイツ航空宇宙センター（DLR）の研究者たちは、ランダム化ベンチマークノイズゼロノイズ外挿（bnZNE）と呼ばれる拡張量子エラー緩和プロトコルを実証しました。これは、合計測定ショット予算を増やさずに、標準的なデジタルゼロノイズ外挿（ZNE）よりも期待値の精度を向上させます。arXivの技術プレプリントで詳細が説明されているこの手法は、156量子ビットのIBM Quantum Heron r2（ibm_fez）および54量子ビットのIQM Emerald超伝導プロセッサの両方で、最大100量子ビットおよび最大452の2量子ビットゲート深度のワークロードで検証されました。

標準的なゼロノイズ外挿は、冗長なゲート折り返しを挿入し、測定された期待値を名目上のゼロノイズ限界に外挿することで、回路ノイズを増幅します。しかし、実用規模では、単一量子ビットゲートエラー、時間的キャリブレーションドリフト、およびノイズ飽和により、整数折り返し係数と物理エラー率の関係が乖離し、系統的なバイアスが生じます。

古典的な外挿ステップを実際のハードウェアノイズ条件に結びつけるために、DLRチームは、各ランダム化されたアプリケーション回路に、正確な物理ゲートレイアウトを維持しながら、状態進化を効率的に計算可能な古典的なビット文字列またはアイデンティティ状態に制限するコンパイルされたツインをペアにします。複数のランダム化にわたるパウリツウィリング、動的デカップリング、およびツウィルド読み出しエラー消去（TREX）を組み込むことにより、このプロトコルは、テストされたすべての単一量子ビットオブザーバブルおよび2量子ビット相関減衰ベンチマークで標準ZNEを上回り、回路深度が合計回路面積よりも緩和精度に強い役割を果たすことを示しました。