論文の概要: Quantum Error Management in Practice: A Cross-Stack Benchmark
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.05202v1
- Date: Wed, 05 Aug 2026 06:09:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-07 15:25:20.745691
- Title: Quantum Error Management in Practice: A Cross-Stack Benchmark
- Title（参考訳）: 量子エラー管理の実践 - クロススタックベンチマーク
- Abstract要約: 量子プロセッサは100個の量子ビットを越えているが、ノイズは回路性能を制限し続けている。
したがって、エラーの抑制と緩和は、現在のハードウェアから価値を抽出する上で重要な役割を果たす。
我々は、IBM Pittsburghプロセッサ上でIBM Qiskit、Q-CTRL Performance Management、Qedma QESEMをベンチマークした。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20999222360659608
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum processors have crossed the one-hundred-qubit mark, but noise continues to limit circuit performance, while full quantum error correction remains too costly for routine use. Error suppression and mitigation therefore play an important role in extracting value from current hardware, yet independent comparisons of commercial solutions on identical workloads and devices remain scarce. We benchmark IBM Qiskit Runtime, Q-CTRL Performance Management, and Qedma QESEM on IBM Pittsburgh, a 156-qubit IBM Quantum Heron r3 processor. For Sampler workloads, we run Bernstein-Vazirani, quantum phase estimation, GHZ-state preparation, and randomized mirror circuits with up to 100 measured qubits, comparing raw execution, IBM measurement twirling, and Q-CTRL. For Estimator workloads, we measure chain-averaged magnetization and correlation observables of an eight-layer transverse-field Ising circuit at 25, 50, and 75 qubits against an exact matrix-product-state reference, comparing IBM raw execution, IBM TREX plus twirling, Q-CTRL, and QESEM. Q-CTRL produced the best results on the three structured Sampler workloads while keeping reported QPU times within the same order as the IBM configurations. Across six Ising observable and system-size cases, aggregate mean absolute error was 0.0883 for IBM raw execution, 0.0807 for IBM TREX plus twirling, 0.0285 for Q-CTRL, and 0.0188 for QESEM. Relative to raw execution, Q-CTRL and QESEM reduced aggregate error by factors of 3.10 and 4.70, respectively, while QESEM used 7.5 to 11.1 times the reported QPU time of Q-CTRL. These results show that managed error suppression and mitigation can substantially improve current hardware performance, but with distinct accuracy and execution-time tradeoffs.
- Abstract（参考訳）: 量子プロセッサは1個の量子ビットを越えているが、ノイズは回路性能を制限し続けており、完全な量子エラー補正は日常的に使うには高すぎる。
したがって、エラーの抑制と緩和は、現在のハードウェアから価値を抽出する上で重要な役割を果たす。
我々はIBM PittsburghでIBM Qiskit Runtime、Q-CTRL Performance Management、Qedma QESEMをベンチマークした。
Smplerワークロードでは、Bernstein-Vazirani、量子位相推定、GHZ状態準備、最大100キュービットのランダム化されたミラー回路を実行し、生実行、IBM測定ツイリング、Q-CTRLを比較した。
Estimatorワークロードでは, 8層横フィールドIsing回路のチェーン平均磁化と相関を, IBM TREX, IBM TREX, twirling, Q-CTRL, QESEMと比較し, 正確な行列積状態参照に対して, 25, 50, 75量子ビットで測定する。
Q-CTRLは、IBMの設定と同じ順序でレポートされたQPU時間を保ちながら、3つの構造化されたSamplerワークロードで最高の結果を得た。
6つのIsing観測可能なシステムサイズケースの合計絶対誤差は、IBMの生実行で0.0883、IBM TREXで0.0807、Q-CTRLで0.0285、QESEMで0.0188であった。
Q-CTRLとQESEMはそれぞれ3.10と4.70の因子で集計誤差を減少させ、QESEMはQ-CTRLの報告されたQPU時間の7.5から11.1倍とした。
これらの結果から,マネージエラーの抑制と緩和はハードウェアの性能を著しく向上させるが,精度と実行時間のトレードオフは明らかである。
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