量子体积

简介

量子体积（Quantum Volume）[1]，是一个用于评估量子计算系统性能的协议。它表示可以在系统上执行的最大等宽度深度的随机线路。量子计算系统的操作保真度越高，关联性越高，有越大的校准过的门操作集合便会有越高的量子体积。量子体积与系统的整体性能相关联，即与系统的整体错误率，潜在的物理比特关联和门操作并行度相联系。总的来说，量子体积是一个用于近期整体评估量子计算系统的一个实用方法，数值越高，系统整体错误率就越低，性能就越好。

测量量子体积的标准做法就是对系统使用规定的量子线路模型执行随机的线路操作，尽可能地将比特纠缠在一起，然后再将实验得到的结果与模拟的结果进行比较。按要求分析统计结果。

量子体积被定义为指数形式：

\[V_Q=2^n\]

其中n表示在给定比特数目m（m大于n）和完成计算任务的条件下，系统操作的最大逻辑深度，如果芯片能执行的最大逻辑深度n大于比特数m，那么系统的量子体积就是

\[2^m\]

接口说明

calculate_quantum_volume(config: QCloudTaskConfig, qubit_list: List[List[int]], ntrials: int) → int

此函数用于计算量子体积。

参数:

config (QCloudTaskConfig) -- QCloudTaskConfig 对象，表示云量子任务的配置。
qubit_list (List[List[int]]) -- 包含量子比特索引的列表，用于定义量子电路的结构。
ntrials (int) -- 执行量子体积计算的实验次数。

返回:

计算得到的量子体积。

返回类型:

int

抛出:

run_fail -- 计算量子体积失败。

实例

from pyqpanda import *

if __name__=="__main__":

    #构建待测量的量子比特组合， 这里比特组合为2组，其中 量子比特31、31为一组；量子比特0，6，12为一组
    qubit_lists = [[31, 32], [0, 6, 12]]

    #设置随机迭代次数
    ntrials = 10

    #设置用户真实apikey，需要确保有足够算力资源
    online_api_key = "XXX"

    #配置量子计算任务参数
    config = QCloudTaskConfig()
    config.cloud_token = online_api_key
    config.chip_id = origin_72
    config.open_amend = False
    config.open_mapping = False
    config.open_optimization = False
    config.shots = 1000

    qv_result = calculate_quantum_volume(config, qubit_lists, ntrials)
    print("Quantum Volume : ", qv_result)

    #运行结果：
    # Quantum Volume ： 4

参考文献

[1] Andrew W. Cross, Lev S. Bishop, Sarah Sheldon, Paul D. Nation, and Jay M. Gambetta, Validating quantum computers using randomized model circuits, Phys. Rev. A 100, 032328 (2019). https://arxiv.org/pdf/1811.12926