A Fine-Grained and Efficient Reliability Analysis Framework for Noisy Quantum Circuits

Jindi Wu

doi:10.1145/3788085

A Fine-Grained and Efficient Reliability Analysis Framework for Noisy Quantum Circuits

2026-03-01

0

PRE

AI

DOI：10.1145/3788085

原文求助

摘要

En 中文

评估噪声量子电路的可靠性对于在噪声量子设备上实现量子算法至关重要。然而，当前量子硬件表现出多样化的噪声机制，其复合效应使得准确高效的可靠性评估具有挑战性。尽管状态保真度是电路可靠性的最忠实指标，但实验上和计算上均难以获取。替代指标虽然计算上更易处理，但往往无法准确反映电路可靠性，缺乏跨电路类型的通用性，或解释性有限。为解决这些挑战，我们提出了一种细粒度、可扩展且可解释的框架，用于高效准确地评估噪声量子电路的可靠性。我们的方法执行状态无关分析，以建模电路可靠性在执行过程中如何逐步退化。我们引入噪声代理电路（NPC），它在移除所有逻辑操作的同时保留完整的噪声通道序列，从而提供累积噪声效应的抽象。基于NPC，我们定义了代理保真度，这是一种可靠性指标，可量化量子比特级和电路级的可靠性。我们进一步开发了一种分析算法，用于在去极化、热弛豫和读出误差通道下估计代理保真度。所提出的框架实现了保真度级别的可靠性估计，同时保持无执行、可扩展和可解释。实验结果表明，我们的方法能够准确估计电路保真度，在各类电路和设备上的平均绝对差（AAD）范围从0.031到0.069。

Keyword:

Noisy Quantum Computing

Reliability Evaluation

Quantum Noise Modeling

A Fine-Grained and Efficient Reliability Analysis Framework for Noisy Quantum Circuits

摘要

期刊

机构

引用论文