Shaded lightcones (SLC)

qiskit-addon-slc adalah paket untuk menghitung shaded lightcone (SLC) [1] dari sebuah observable terhadap circuit kuantum. Dalam konteks probabilistic error cancellation (PEC), shaded lightcone mirip dengan lightcone biner konvensional dalam hal bahwa tidak memitigasi error di luar lightcone dapat mengurangi varians (yaitu biaya sampling). Pewarnaan lightcone memungkinkan strategi ini didorong lebih jauh dengan memberikan skala pada generator error Pauli di dalam lightcone kausal. Error yang diberi skala lebih kecil punya pengaruh lebih kecil pada observable; memangkasnya dari model noise dapat mengurangi varians (yaitu biaya sampling) dengan imbalan sedikit bias. Paket qiskit-addon-slc memberi pengguna kemampuan untuk melakukan pewarnaan lightcone dan mengendalikan tradeoff antara biaya sampling dan bias.

Memulai

Panduan sederhana untuk membantumu memulai dengan cepat dengan paket ini tersedia di panduan quickstart.

Contoh kasus penggunaan

Teknik ini telah dipakai untuk menurunkan biaya sampling probabilistic error cancellation (PEC) pada eksperimen operator Loschmidt echo dengan 56 qubit di prosesor IBM Heron. [2].

Pembahasan teknis

Gambaran metode

Shaded lightcone dihitung dan digunakan dalam 5 langkah:

1. Hitung bound untuk pengaruh setiap suku error Pauli terhadap observable di akhir circuit (bound maju)

2. Hitung bound untuk pengaruh setiap suku error Pauli terhadap state awal di awal circuit (bound mundur)

3. Perkirakan kontribusi bias untuk setiap suku error Pauli menggunakan bound maju/mundur dan tingkat error suku tersebut

4. Prioritaskan suku error berdasarkan tingkat error dan bound-nya. Pangkas suku dari model noise yang paling kecil pengaruhnya terhadap nilai ekspektasi observable sampai toleransi bias yang ditentukan pengguna tercapai. Alternatifnya, kamu bisa menambahkan suku error yang paling berdampak ke model noise sampai anggaran biaya sampling yang ditentukan pengguna terpenuhi.

5. Mitigasi model noise yang sudah dipangkas. Dengan directed execution model dari Qiskit Runtime, menentukan suku error yang diabaikan selama sampling PEC itu mudah. Lihat tutorial untuk detailnya.

Fitur perangkat lunak

• Komputasi bound asinkron paralel

• Propagasi dengan akselerasi Rust

• Memungkinkan komputasi bound di muka (yaitu sebelum pembelajaran noise yang sebenarnya)

Masalah yang diketahui

• Windows tidak didukung

• InjectNoise(site=”before”) tidak didukung

• Tidak mendukung penggabungan bound yang detail

Pekerjaan ke depan

• Komputasi eigenvalue dengan akselerasi Rust untuk menghitung bound maju

Berkontribusi

Kode sumber tersedia di GitHub.

Panduan developer ada di CONTRIBUTING.md di root repositori proyek ini. Dengan berpartisipasi, kamu diharapkan menjunjung kode etik Qiskit.

Kami memakai GitHub issues untuk melacak permintaan dan bug.

Mengutip paket ini

Jika kamu memakai paket ini dalam penelitianmu, gunakan file CITATION.bib di repositori proyek ini untuk mengutip referensi yang sesuai.

Lisensi

Apache License 2.0

Kebijakan deprecation

Kami mengikuti semantic versioning. Sesekali kami mungkin membuat perubahan yang merusak (breaking change) demi meningkatkan pengalaman pengguna. Jika memungkinkan, kami akan mempertahankan antarmuka lama dan menandainya sebagai deprecated, selama masih bisa berdampingan dengan yang baru. Setiap peningkatan besar, breaking change, atau deprecation akan didokumentasikan di catatan rilis.

Berkontribusi

Kode sumber tersedia di GitHub.

Panduan developer ada di CONTRIBUTING.md. Dengan berpartisipasi, kamu diharapkan menjunjung kode etik Qiskit.

Kami memakai GitHub issues untuk melacak permintaan dan bug.

Referensi

1. Andrew Eddins, et al., Lightcone shading for classically accelerated quantum error mitigation, arXiv:2409.04401v1 [quant-ph].

2. Samantha V. Barron, et al., Observable Estimation in the Absence of Classical Verification, arXiv:2607.25998 [quant-ph].