Transient errors from the dynamic NISQ noise landscape are challenging to comprehend and are especially detrimental to classes of applications that are iterative and/or long-running, and therefore their timely mitigation is important for quantum advantage in real-world applications. The most popular examples of iterative long-running quantum applications are variational quantum algorithms (VQAs). Iteratively, VQA's classical optimizer evaluates circuit candidates on an objective function and picks the best circuits towards achieving the application's target. Noise fluctuation can cause a significant transient impact on the objective function estimation of the VQA iterations / tuning candidates. This can severely affect VQA tuning and, by extension, its accuracy and convergence. This paper proposes QISMET: Quantum Iteration Skipping to Mitigate Error Transients, to navigate the dynamic noise landscape of VQAs. QISMET actively avoids instances of high fluctuating noise which are predicted to have a significant transient error impact on specific VQA iterations. To achieve this, QISMET estimates transient error in VQA iterations and designs a controller to keep the VQA tuning faithful to the transient-free scenario. By doing so, QISMET efficiently mitigates a large portion of the transient noise impact on VQAs and is able to improve the fidelity by 1.3x-3x over a traditional VQA baseline, with 1.6-2.4x improvement over alternative approaches, across different applications and machines. Further, to diligently analyze the effects of transients, this work also builds transient noise models for target VQA applications from observing real machine transients. These are then integrated with the Qiskit simulator.


翻译:动态 NISQ 噪音场景的透明错误是难以理解的,尤其有害于迭代和/或长期运行的各类应用,因此,及时减缓这些错误对于现实世界应用中的量子优势非常重要。迭代长期量子应用中最受欢迎的实例是变异量算法(VQAs)。迭接性地,VQA的古典优化优化器在客观功能上评估电路候选人,并选择实现应用目标的最佳电路。 1.6 噪音波动可能对VQA迭代/调试候选人的客观功能估计产生显著的瞬变影响。这可以严重影响VQA 跨流转性应用的调整,并通过扩展、准确和趋同。本文建议QISMET: 跳过量偏斜度到误差中,在VQA的动态中,通过不断调整VISA的透明模型到快速操作,通过不断调整VA的快速操作模型,可以进一步避免高波动的噪音。

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