第 20 课 · 模块整合实操——本地模拟与含噪模拟 · 模块三:现代算法体系

读出错误:测量端的混淆矩阵

  • 命题框:读出错误 = 每比特一个 $2\times 2$ 混淆矩阵,readout_error = {q: [p(0→1), p(1→0)]};输出分布 = 边缘概率乘混淆矩阵
  • 题面:GHZ 理想分布 $P(000) = P(111) = 0.5$,只给 q0(位串最右位)配 {0: [0.10, 0.02]},预测四个非零概率
  • 演算(逐行,符号式 → 代数值):
    1. 真值 0 的分支:$P(000) = 0.5\times(1-0.10) = $ 0.4500;$P(001) = 0.5\times 0.10 = $ 0.0500(0 被读成 1,翻转的是最右位)
    2. 真值 1 的分支:$P(111) = 0.5\times(1-0.02) = $ 0.4900;$P(110) = 0.5\times 0.02 = $ 0.0100
    3. 验证行:$0.45+0.05+0.01+0.49 = 1.00$ ✓——混淆矩阵列和为 1,总概率守恒
  • 代码卡片:NoisySimulator(backend_type="density_matrix", readout_error={0: [0.10, 0.02]}),运行输出四个值与手算逐位一致
  • 限制卡片:密度矩阵路径不支持 simulate_shots(NotImplementedError: Density matrix is not supported for shot simulation.)→ 端到端含噪采样改用 dummy 后端
  • 标注:演示节点 3(现场手算对照运行结果)
类型worked-example(含代码卡)