Introducere

Lumea se apropie de era avantajului cuantic. Aici, avantajul cuantic se referă la executarea unei sarcini pe un sistem hibrid cuantic-clasic astfel încât:

• Corectitudinea rezultatului poate fi verificată riguros.
• Calculul demonstrează o separare cuantică — oferind o eficiență, o rentabilitate sau o precizie superioară comparativ cu metodele clasice de sine stătătoare.

Atingerea avantajului cuantic pe termen scurt va necesita să folosim fiecare instrument disponibil pentru a obține maximum din hardware-ul cuantic de astăzi. În practică, asta înseamnă să înfruntăm direct zgomotul și erorile. Avem un set de instrumente în continuă extindere pentru a aborda aceste provocări, incluzând suprimarea erorilor, atenuarea erorilor, detectarea erorilor și corectarea erorilor. Aceste concepte pot fi greu de distins, în parte pentru că se află de-a lungul unui continuum pe drumul către calculul cuantic tolerant la erori. În linii mari:

• Suprimarea erorilor urmărește să reducă probabilitatea ca anumite erori să apară de la bun început.
• Atenuarea erorilor urmărește să reducă impactul erorilor care au apărut deja asupra rezultatului final.
• Detectarea și corectarea erorilor codifică informația cuantică redundant pe mai mulți qubiți, astfel încât erorile pot fi detectate și corectate prin verificări de consistență.

Unele tehnici estompează aceste granițe. De exemplu, dacă erorile pot fi detectate la nivelul circuitului, iar shot-urile invalide sunt eliminate sau recuperate probabilistic în post-procesare, acest lucru poate fi văzut ca o formă limitată de corectare a erorilor, deși îi lipsește structura completă tolerantă la erori a codurilor de corectare a erorilor cuantice.

Pauli twirling, un alt exemplu, remodelează zgomotul astfel încât acesta să se comporte ca un proces Pauli stocastic. Acest lucru poate încetini acumularea erorilor coerente și poate face alte tehnici, cum ar fi atenuarea erorilor, mai eficiente. Totuși, luat separat, este descris cel mai bine ca o formă de ajustare a zgomotului, mai degrabă decât strict suprimare sau atenuare.

Aceste instrumente nu se exclud reciproc. Fluxurile de lucru eficiente combină adesea mai multe abordări. Suprimarea și atenuarea sunt aplicabile pe scară largă astăzi, în timp ce detectarea erorilor poate fi folosită în unele fluxuri de lucru pentru a elimina rezultatele eronate sau a recupera probabilistic stările corecte. Între timp, forme din ce în ce mai avansate de corectare a erorilor devin treptat accesibile. Folosind și combinând aceste metode, putem construi un drum continuu către calculul cuantic tolerant la erori. Pentru o abordare simplificată de folosire a mai multor tehnici de atenuare a erorilor, fără o bază teoretică extinsă, vezi acest tutorial pe IBM Quantum® Platform.

În acest curs, Instrumente pentru avantajul cuantic, vom explora unele dintre cele mai promițătoare metode de gestionare a zgomotului și erorilor cuantice. Ne concentrăm pe explorarea aplicațiilor practice folosind Qiskit, oferind în același timp suficient fundal teoretic pentru a te ajuta să determini care tehnici sunt potrivite pentru cazul tău de utilizare. Vom evidenția, de asemenea, care metode pot fi combinate eficient într-un singur flux de lucru — și care, de regulă, nu pot.

Alătură-te nouă și hai să explorăm instrumentele care vor face avantajul cuantic accesibil.