По мере разработки элементной базы квантовых вычислительных устройств непременно встаёт вопрос контроля качества получаемых квантовых преобразований. Одним из наиболее распространённых подходов является рандомизированный бенчмаркинг (randomized benchmarking), позволяющий экспериментально определять точность преобразования путём реализации цепочек случайных вентилей из группы Клиффорда. Для полной характеризации неизвестного квантового преобразования требуется выполнять более трудоёмкую процедуру: томографию квантового процесса.
К настоящему времени разработано множество различных методов, позволяющих выполнять томографию квантовых процессов с высокой точностью. Большинство из них, однако, рассматривают модель идеальных измерений, которая в условиях реального эксперимента существенно ограничивает точность, давая неадекватную оценку параметров исследуемого квантового процесса.
Среди существующих подходов к решению проблемы ошибок измерений можно выделить томографию «пустого» преобразования [1], томографию процессов с использованием рандомизированного бенчмаркинга (randomized benchmarking quantum tomography) [2] и томографию набора гейтов (gate set tomography) [3]. В настоящем докладе будет представлен обзор данных методов и будут продемонстрированы наши последние результаты, являющиеся синтезом некоторых из этих идей и разрабатываемым во ФТИАН им. К.А. Валиева РАН корневым подходом.
[1] Bantysh B.I. et al. High-fidelity quantum tomography with imperfect measurements // Proc. SPIE 11022, 110222N (2019).
[2] Johnson B.R. et al. Demonstration of robust quantum gate tomography via randomized benchmarking // New J. Phys. 17(11), 113019 (2015).
[3] Blume-Kohout R. et al. Demonstration of qubit operations below a rigorous fault tolerance threshold with gate set tomography // Nat. Commun. 8, 14485 (2017).