第 29 课 · Capstone 启动——任务书、技术路线、里程碑与评分标准 · Capstone

技术路线 · 阶段三:校准与误差缓解(本课核心演算)

  • 命题框:混淆矩阵 $C[\mathrm{meas}][\mathrm{prep}] = P(\mathrm{meas} \mid \mathrm{prep})$;观测计数被"弄脏":$n_{\mathrm{obs}} \approx C \cdot n_{\mathrm{true}}$ $\Rightarrow$ 修正 = 线性反演 $n_{\mathrm{corr}} = C^{-1} \cdot n_{\mathrm{obs}}$
  • 推导/演算步骤(编号行):
    1. 校准(注入 readout = [0.07, 0.10]):逐比特制备 $|0\rangle$、$|1\rangle$ 各 400 shots 统计误读 → $C = ((0.93, 0.10), (0.07, 0.90))$;assignment fidelity $= (0.93 + 0.90)/2 = 0.915$
    2. 手算反演:X 门线路(制备确定 $|1\rangle$)观测 $n_{\mathrm{obs}} = \{0: 40, 1: 360\}$ → $C^{-1} \cdot (40, 360)^{\top} = (0, 400)^{\top}$——还原"全部 1"的真相;出现的 $-10^{-15}$ 负分量是浮点误差,M3 实现先截断到 0 再按总 shots 归一
    3. 双比特 Bell($4 \times 4$ 联合校准 + ReadoutEM 自动分派):observed {00: 453, 01: 52, 10: 57, 11: 438} → corrected {499, 1, 1, 499}——约 100 个本不该存在的 01/10 计数被清除
  • XEB 卡(门误差一侧):$F_{\mathrm{XEB}} = (\langle p_{\mathrm{obs}}, p_{\mathrm{ideal}}\rangle - 1/N)/(\langle p_{\mathrm{ideal}}, p_{\mathrm{ideal}}\rangle - 1/N)$;衰减模型 $F(m) = A \cdot r^m + B$,$r$ = 每层门保真度;depol = 0.02 时拟合 $r = 0.9733$,验算 $0.9733^{16} \approx 0.649$ ↔ depth = 16 实测 0.6489 ✓;run_1q_xeb_workflow 一键"校准→缓解→XEB→拟合"
  • 验收卡(M3):缓解前后对比图 + 缓解收益讨论;校准数据 TTL 默认 24 小时,过期抛 StaleCalibrationError——隔天重校准
类型definition-derivation(重点页,占满)