fr.wedoany.com Rapport : IBM Quantum a officiellement publié le composant open source Qiskit Paulice (qiskit-paulice), qui permet d'identifier, de noter et d'injecter automatiquement des boucles de détection d'erreurs efficaces au niveau matériel dans n'importe quel circuit quantique. Développé par les chercheurs d'IBM Simon Martiel et Ali Javadi-Abhari, ce logiciel introduit la technique de vérification spatio-temporelle de Pauli pour atténuer les caractéristiques de bruit matériel sur les puces quantiques à bruit intermédiaire (NISQ) actuelles.
Contrairement aux architectures traditionnelles de calcul quantique tolérant aux fautes (FTQC) à forte intensité matérielle, prévues pour un déploiement en 2029, ou aux méthodes d'atténuation d'erreurs à forte intensité temporelle nécessitant un temps d'échantillonnage exponentiel, comme l'extrapolation à bruit nul et l'élimination probabiliste des erreurs, Qiskit Paulice fonctionne comme un outil de correction d'erreurs par post-sélection, isolant et filtrant les traces d'exécution défectueuses avec un surcoût minimal en portes et qubits.
Au niveau matériel de base, les protocoles standard de détection d'erreurs exigent que des qubits auxiliaires physiques dédiés soient directement câblés aux qubits de données de calcul principaux. Les méthodes de vérification traditionnelles nécessitent souvent la mesure d'opérateurs de poids élevé, ce qui introduit une profondeur de circuit excessive et oblige à exécuter des motifs complexes de portes SWAP sur des dispositifs à connectivité limitée, ajoutant souvent plus de bruit qu'elles n'en capturent. Qiskit Paulice contourne ce goulot d'étranglement en exécutant les contraintes comme un code spatio-temporel unifié. Au lieu d'évaluer strictement les qubits statiques selon leurs coordonnées physiques, le logiciel place les opérations de vérification à des moments spécifiques dans le temps lors de l'exécution progressive du circuit, permettant à une seule vérification de faible poids de capturer et de suivre les fuites d'erreurs dans les zones d'expansion du calcul.
Pour optimiser la pile matérielle, les vérifications doivent équilibrer leur capacité de détection avec le bruit de porte qu'elles introduisent. Paulice utilise un compilateur accéléré Rust multi-locataire pour valider les paramètres de vérification via trois critères de base : la validité, qui confirme que le produit de rétropropagation de l'opérateur de Pauli sélectionné correspond directement au stabilisateur de l'état de circuit idéal préparé ; la minimisation du poids, où l'algorithme de sélection filtre les opérations complexes pour privilégier les structures efficaces au niveau matériel nécessitant moins de portes d'intrication ; et le score d'efficacité, où le logiciel modélise les erreurs de Pauli détectées par la vérification comme un canal de bruit de post-sélection, évaluant le système via une fonction de coût intégrée pour minimiser le surcoût d'échantillonnage ou calculant le taux d'erreur logique par échantillonnage Monte Carlo empirique.
Le flux de travail pratique mappe les broches auxiliaires à l'état fondamental initial, propage l'état à travers le circuit vérifié et produit un opérateur de sortie local appelé ensemble de support de la vérification. Lors de l'exécution, si les bits mesurés dans l'ensemble de support présentent une parité paire, la vérification est réussie et l'échantillon est conservé ; s'ils présentent une parité impaire, l'échantillon est marqué comme défectueux et rejeté. Ces données de syndrome structurelles peuvent être acheminées vers différents chemins d'exécution. Dans les flux de travail basés sur l'échantillonnage ou les valeurs attendues, l'utilisateur effectue une post-sélection unique, ne conservant que les exécutions sans erreur observée, améliorant ainsi considérablement la fidélité des données restantes. Le logiciel peut également alimenter directement les données de syndrome en temps réel dans des pipelines externes de correction d'erreurs PEC ou de code de surface, afin de compresser le canal de bruit inverse et de minimiser le surcoût d'échantillonnage.
La plateforme est optimisée pour les architectures quantiques dominées par Clifford et Clifford. Pour démontrer son évolutivité, le cadre logiciel a été déployé pour améliorer la fidélité de circuits dominés par Clifford traitant jusqu'à 50 qubits et 2 450 portes d'intrication. De plus, le protocole spatio-temporel central qui sous-tend Qiskit Paulice est entré dans une phase active de suivi des avantages concurrentiels. Dans une soumission conjointe marquante d'IBM Quantum et de l'Université de Chicago, les chercheurs ont intégré avec succès la vérification spatio-temporelle de Pauli dans des charges de travail d'échantillonnage d'états graphiques aléatoires à grande échelle. En intégrant une couche de filtrage basée sur le syndrome dans des benchmarks d'échantillonnage de circuits aléatoires à haute densité, l'équipe a démontré une approche pratique pour étendre le calcul quantique à des domaines de traitement encore difficiles pour les simulateurs de supercalculateurs classiques.
