Mitigazione degli errori usando un singolo circuito con correzione degli errori non modificato

Abstract degli autori

Lavori recenti hanno dimostrato che le informazioni sui sindromi ottenute durante la computazione quantistica con correzione degli errori possono essere utilizzate per mitigare gli errori logici (LEM), riducendo in modo esponenziale l’overhead sui tempi di esecuzione rispetto ai metodi LEM «esterni», che non utilizzano i dati dei sindromi. Tuttavia, questi metodi LEM basati sui sindromi (SALEM) richiedono in genere operazioni adattive sul circuito, basate sull’elaborazione dei sindromi in tempo reale. Qui introduciamo la mitigazione offline degli errori logici basata sui sindromi (SOLEM), un quadro di lavoro che utilizza i dati dei sindromi interamente nella fase di post-elaborazione, senza modificare in alcun modo il circuito con correzione degli errori fornito. In questo senso, SOLEM è «integrato» nei circuiti con correzione degli errori ed è, di fatto, più semplice da implementare dei protocolli LEM esterni. L’idea di base di SOLEM è utilizzare canali di errore logico condizionati dai sindromi che si verificano naturalmente, anziché modifiche deliberate al circuito. Sviluppiamo stimatori non distorti ed euristici all’interno di questo quadro di lavoro, comprese versioni offline logiche della cancellazione probabilistica degli errori (PEC) e dell’estrapolazione a rumore nullo (ZNE), oltre a uno stimatore a regressione globale. La natura interamente offline di SOLEM comporta tre vantaggi significativi. Primo, SOLEM può elaborare i sindromi a posteriori con un decoder più potente di quello utilizzato in tempo reale. Secondo, a partire dagli stessi dati misurati è possibile costruire più stimatori e ottimizzarli usando gli errori statistici empirici e le relative metriche di prestazione. Terzo, la caratterizzazione degli errori logici è necessaria soltanto nella fase di post-elaborazione, il che consente di raccogliere i dati per la caratterizzazione durante l’esecuzione del circuito e riduce la sensibilità alla deriva dell’hardware. È notevole che gli stimatori SOLEM possano ottenere questi vantaggi mantenendo un overhead sui tempi di esecuzione esponenzialmente inferiore a quello della LEM esterna e paragonabile a quello dei corrispondenti stimatori SALEM.