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Shaded lightcones (SLC)

Two copies of the same brickwork circuit ending in a measurement. On the left, a conventional lightcone is uniformly shaded yellow. On the right, a shaded lightcone fades from yellow to transparent according to how much each gate matters to the measured observable.

qiskit-addon-slc는 양자 회로에 대한 관측량의 shaded lightcone(SLC) [1]을 계산하는 패키지입니다. 확률적 오류 상쇄(PEC)의 맥락에서 shaded lightcone은 기존의 이진 라이트콘과 비슷하여, 라이트콘 밖의 오류를 완화하지 않으면 분산(즉, 샘플링 비용)을 줄일 수 있습니다. 라이트콘 셰이딩은 인과적 라이트콘 안의 Pauli 오류 생성자에 스케일을 할당함으로써 이 전략을 더 밀고 나아갈 수 있게 해 줍니다. 더 작은 스케일이 할당된 오류는 관측량에 미치는 영향이 적으며, 이를 노이즈 모델에서 잘라내면 약간의 편향을 대가로 분산(즉, 샘플링 비용)을 줄일 수 있습니다. qiskit-addon-slc 패키지는 사용자가 라이트콘 셰이딩을 수행하고 샘플링 비용과 편향 간의 트레이드오프를 제어할 수 있게 해 줍니다.

시작하기​

이 패키지를 빠르게 시작하는 데 도움이 되는 간단한 가이드는 빠른 시작 가이드에서 확인할 수 있습니다.

활용 사례​

이 기법은 IBM Heron 프로세서에서 56큐비트로 수행한 연산자 Loschmidt 에코 실험의 확률적 오류 상쇄(PEC) 샘플링 비용을 낮추는 데 사용되었습니다. [2].

기술적 논의​

방법 개요​

shaded lightcone은 5단계로 계산되고 사용됩니다.

  1. 회로 끝에서 각 Pauli 오류 항이 관측량에 미치는 영향의 경계를 계산합니다(순방향 경계)

  2. 회로 시작 부분에서 각 Pauli 오류 항이 초기 상태에 미치는 영향의 경계를 계산합니다(역방향 경계)

A three-qubit circuit with four unitary layers and a grid of error terms E1 to E12 between them. Error term E8 is highlighted. One arrow from E8 back to the initial state rho is labeled backward bound, and another arrow from E8 to the final observable A is labeled forward bound.

  1. 순방향/역방향 경계와 해당 항의 오류율을 사용하여 각 Pauli 오류 항의 편향 기여도를 근사합니다

Two 3-by-4 grids of numbered error terms, one shaded by backward bound and one by forward bound. Arrows from both point to a third grid labeled partition and merge, which combines the two sets of bounds and highlights term 8.

  1. 오류율과 경계에 따라 오류 항의 우선순위를 정합니다. 사용자가 지정한 편향 허용치에 도달할 때까지, 관측량 기댓값에 미치는 영향이 가장 작은 항을 노이즈 모델에서 잘라냅니다. 또는 사용자가 지정한 샘플링 비용 예산이 찰 때까지 가장 영향이 큰 오류 항을 노이즈 모델에 추가할 수도 있습니다.

A row of numbered error terms sorted from most to least impactful, starting with term 8 and ending with terms 1, 2, 10 and 12. The last five terms, shaded darkest, are separated from the rest and labeled truncate.

  1. 잘라낸 노이즈 모델을 완화합니다. Qiskit Runtime의 directed execution model을 사용하면 PEC 샘플링 중 무시할 오류 항을 간단히 지정할 수 있습니다. 자세한 내용은 튜토리얼을 참조하세요.

The prioritized list of retained error terms, 8, 11, 7, 5, 6, 3 and 4, with an arrow pointing to a three-qubit circuit. Each retained term appears in the circuit as an inverse noise gate, labeled lambda inverse, between the unitary layers.

소프트웨어 기능​

  • 병렬 비동기 경계 계산

  • Rust로 가속된 전파

  • 사전 경계 계산 허용(즉, 실제 노이즈 학습 이전에)

알려진 문제​

  • Windows 미지원

  • InjectNoise(site=”before”) 미지원

  • 세밀한 경계 병합 미지원

향후 작업​

  • 순방향 경계 계산을 위한 Rust 가속 고유값 계산

기여하기​

소스 코드는 GitHub에서 확인할 수 있습니다.

개발자 가이드는 이 프로젝트 저장소의 루트에 있는 CONTRIBUTING.md에 있습니다. 참여함으로써 Qiskit의 행동 강령을 준수하는 것으로 간주됩니다.

요청 사항과 버그를 추적하기 위해 GitHub 이슈를 사용합니다.

이 패키지 인용하기​

연구에서 이 패키지를 사용한다면 이 프로젝트 저장소의 CITATION.bib 파일을 사용하여 해당 참고 문헌을 인용하세요.

라이선스​

Apache License 2.0

지원 중단 정책​

저희는 유의적 버전 관리를 따릅니다. 사용자 경험을 개선하기 위해 가끔 호환성을 깨는 변경을 할 수 있습니다. 가능한 경우 새 인터페이스와 공존할 수 있는 한 기존 인터페이스를 유지하고 지원 중단으로 표시합니다. 모든 중요한 개선, 호환성을 깨는 변경 또는 지원 중단은 릴리스 노트에 문서화됩니다.

기여하기​

소스 코드는 GitHub에서 확인할 수 있습니다.

개발자 가이드는 CONTRIBUTING.md에 있습니다. 참여함으로써 Qiskit의 행동 강령을 준수하는 것으로 간주됩니다.

요청 사항과 버그를 추적하기 위해 GitHub 이슈를 사용합니다.

참고 문헌​

  1. Andrew Eddins, et al., Lightcone shading for classically accelerated quantum error mitigation, arXiv:2409.04401v1 [quant-ph].

  2. Samantha V. Barron, et al., Observable Estimation in the Absence of Classical Verification, arXiv:2607.25998 [quant-ph].

출처: IBM Quantum 문서 — 2026년 11월 6일 업데이트
doQumentation의 영어 버전 — 2026년 11월 6일 업데이트
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