1. Wprowadzenie do kursu

W świecie obliczeń kwantowych, jednym z największych wyzwań jest radzenie sobie z błędami wynikającymi z szumów i niedoskonałości sprzętowych. Tradycyjne podejścia do korekcji błędów, takie jak kody korekcji błędów kwantowych (QEC), polegają na naprawianiu stanu kwantowego, przez dodawanie do układu kolejnych komponentów, nieprzewidzianych w pierwotnym układzie. Zazwyczaj są to dodatkowe kubity, które kontrolują operację naprawy stanu. Podejście to jest niezwykle kosztowne i wymagające dużej liczby zasobów, co sprawia, że pomocne może okazać się szukanie alternatywnych sposobów radzenia sobie z zaszumionymi wynikami.

W przeciwieństwie do kodów korekcji błędów, mitygacja błędów (ang. error mitigation) nie zakłada dodawania kolejnych kubitów w celu naprawy całego stanu kwantowego. Zamiast tego, polega ona na implementacji zbioru technik, które za pomocą różnorodnych metod pozwalają na uzyskanie informacji o wynikach, jakie powinny zostać otrzymane przy zerowym szumie, bazując na wynikach uzyskanych z prawdziwego eksperymentu kwantowego. Innymi słowy, celem mitygacji błędów nie jest eliminacja błędów w czasie rzeczywistym, lecz ich kompensacja w procesie post-processingu danych.

Przy zastosowaniu odpowiednich technik statystycznych w celu wywnioskowania wartości niezaburzonych przez szum można czasami bardzo wiarygodnie odtworzyć przewidywaną do uzyskania wartość. W ramach kursu skupimy się na dwóch popularnych metodach mitygacji błędów:

1. Metody extrapolacyjne (Zero Noise Extrapolation – ZNE),
2. Probabilistyczne znoszenie błędu (Probabilistic Error Cancellation – PEC).

Każda z tych metod zostanie szczegółowo omówiona wraz z przykładami implementacji oraz analizą konkretnego przypadku.