量子ノイズ

量子ノイズ

執筆済 量子計算ノイズ

実機の量子ビットに生じる誤りの総称。 量子チャネルとして数学的に記述される。

種類#

種類 内容 時定数
エネルギー緩和 ‖1⟩→‖0⟩ T1
位相緩和 位相情報の喪失 T2
ゲート誤り ゲート操作の不完全さ 誤り率で表す
読み出し誤り 測定結果の誤読 数 %
クロストーク 隣接ビットへの漏れ —

現在の水準#

おおよその目安（方式・世代で大きく変わる）。

項目 典型値
1 量子ビットゲート誤り 10−4∼10−3
2 量子ビットゲート誤り 10−3∼10−2
読み出し誤り 10−2

2 量子ビットゲートが 1 桁悪いのが共通した傾向。

何を制限するか#

誤り率 ϵ のゲートを D 個直列に並べると、 成功確率はおよそ (1−ϵ)D。

ϵ=10−3 なら D≈1000 で 信号がノイズに埋もれる。 これが NISQ 期の回路深さの上限を与えている。

3 つの対処#

方策 内容 状況
ハードウェア改善 誤り率を下げる 進行中
誤り緩和 (mitigation) 後処理で期待値を補正 NISQ での主力
誤り訂正 (correction) 冗長化して誤りを訂正 資源が足りない

誤り緩和は訂正ではない。 ゼロノイズ外挿や確率的誤り相殺は、 多数回の測定と後処理で期待値の偏りを補正するが、 サンプリングコストが指数的に増える。 根本的な解決は誤り訂正を待つ必要がある。

参考文献#