2023年5月26日下午，量子科学与工程研究院党委在国际量子研究院518报告厅成功举办了第44期卓粤量子沙龙活动，本次沙龙邀请了清华大学副教授马雄峰为研究院师生带来了主题为“Efficient means to benchmark quantum device”的报告。本次沙龙的主持人为量子研究院副研究员邓修豪老师。


马雄峰教授首先回顾了量子计算的发展历史，并分享了近年来实现量子优越性的几个重要实验工作。他指出，随着量子计算设备规模的迅速扩大，设计高效的量子基准测试来评估这些设备的性能变得迫切而重要。


马雄峰教授重点介绍了随机基准测试的基本原理，并指出该方法存在一些问题，例如不支持非Clifford门、Clifford门集合在比特数增加时变得异常复杂，以及基准测试结果对门操作错误的依赖性导致表征结果不稳定。为解决这些问题，马教授团队提出了一种新的量子基准测试方法，称为CCB（Character Cycle Benchmarking）。该方法通过对错误演化算符施加局部泡利旋转，并计算其泡利保真度，从而可以估算出量子层析保真度。CCB方法的一个重要优势在于，它可以表征更加复杂的多比特量子门操作。他们还从数学上严格证明了：CCB保真度为量子层析保真度的下界。


基于CCB方法，马教授团队通过引入了两层局部Clifford门旋转，提出了一种名为CAB（Character-average Benchmarking）的量子基准测试方法。CAB方法将适用的门集合扩展到了非Clifford门，这样也会使得采样更加有效。他们在数学上证明了，CAB保真度为CCB保真度的上界。从数值模拟的结果来看，该方法与XEB方法相比具有更高的稳定性，可以表征更加复杂的多比特量子门操作，为实验上进行反馈调参提供了新思路。


马教授的报告生动有趣，吸引了在场师生的积极参与和提问。在自由讨论环节中，马教授耐心解答了大家的问题，为在场师生带来了很多收获和启发。