Mitigazione spazio-temporale degli errori logici

Abstract degli autori

Il rilevamento degli errori può sopprimere il rumore con un costo di campionamento inferiore rispetto alla cancellazione probabilistica degli errori (PEC), ma lascia errori logici residui. Combiniamo i due approcci per mitigare questi errori riducendo al contempo il costo della PEC. Introduciamo una rappresentazione di Pauli-Lindblad spazio-temporale e la usiamo per costruire in modo perturbativo il rumore logico post-selezionato a partire dal rumore fisico e dalle informazioni sui sindromi. I guasti non rilevati individualmente contribuiscono al primo ordine, mentre i guasti rilevati con sindromi che si annullano generano termini di ordine superiore che accoppiano posizioni distinte nello spazio-tempo. Per conciliare la non linearità della post-selezione con la linearità della PEC, formuliamo il protocollo combinato in termini di mappe post-selezionate non normalizzate, effettuando la normalizzazione solo dopo la media. Sul processore quantistico superconduttore ibm_aachen, esperimenti di Clifford convalidano il modello di rumore post-selezionato e il suo andamento perturbativo. Dimostriamo quindi il rilevamento degli errori con PEC al primo ordine per la dinamica di Ising in campo trasverso, usando 22 qubit di dati e 27 qubit di verifica. Il protocollo combinato recupera la magnetizzazione media entro l’incertezza statistica fino a sei passi di Trotter e riduce l’overhead di campionamento stimato fino a un fattore 63 rispetto alla PEC senza post-selezione.