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

声明式含噪虚拟机:一份 YAML 一台机器

  • 主信息:拓扑、门噪声、热弛豫、读出错误写进一份 YAML,就是一台含噪机器
  • 内容要点:
    • YAML 卡片(节选高亮):~/.uniqc/backend/virtual/<name>.yaml——num_qubits / topology(省略则全连接)/ gate_times_ns(1q 30ns、2q 80ns)/ noise.depolarizing(1q 0.001、2q 0.02)/ gate_type(CZ 0.03)/ thermal_relaxation(默认 $T_1=50$µs $T_2=40$µs;qubit 2 $T_1=30$µs $T_2=25$µs)/ readout 逐比特 [p(0→1), p(1→0)]
    • 热弛豫换算卡(逐行演算,qubit 2 走 2q 门 $t=80$ns):
      1. 约束校验:$2T_1 = 60\,\mu s \ge T_2 = 25\,\mu s$ ✓(若 $T_2 > 2T_1$,则 $1/T_2 - 1/2T_1 < 0$,退相位概率为负——物理不允许,validate 直接报错)
      2. 弛豫概率:$1 - e^{-t/T_1} = 1 - e^{-80/30000} \approx$ 0.0027(振幅阻尼 $\gamma$)
      3. 退相位概率:$p_\phi = (1/2)(1 - e^{-t(1/T_2 - 1/2T_1)})$;代入 $1/25000 - 1/60000 = 2.33\times 10^{-5}\,\mathrm{ns}^{-1}$,t=80ns → $p_\phi = (1/2)(1 - e^{-1.87\times 10^{-3}}) \approx$ 0.0009
    • 命令卡片:uniqc backend virtual init 生成模板、validate 校验、show 查看逐比特表格(Qubit 0/1: T1=50 T2=40 readout 0.02/0.02;Qubit 2: T1=30 T2=25 readout 0.05/0.08——"qubit 2 更差"逐项可见)
    • 结果卡片:同一 GHZ 线路——dummy:local:simulator → {'000': 1024, '111': 1024};dummy:virtual:uqt-tutorial → {'000': 910, '001': 37, '010': 27, '011': 84, '100': 54, '101': 26, '110': 35, '111': 875};泄漏 $263/2048 \approx 12.8\%$(主导项:2q 去极化 0.02)
  • 标注:演示节点 5(YAML 虚拟机端到端)
类型howto(演示页 + 换算演算)