Noise simulation: Pauli channels, amplitude damping and readout error
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Bewertung
- Schwierigkeit
- 4/5
- Geschätzter Aufwand
- 3-5 Tage
- Anfängerfreundlichkeit
- 55/100
Rechercherichtung
Start with the per-shot dynamic branch in src/circuit.rs and the measurement and renormalisation pattern in src/backend.rs; trace how apply_gate_kernel and probability_of_one are used. Implementing this spans gate execution, noise sampling, and fast-path behavior. Done means run supports the listed noise channels and the state inspection methods reject gate noise as specified.
Vom Indexierungsmodell aus dem Issue-Text verfasst.
Beschreibung
What you want to do
Summary
Every result today comes from an ideal, noiseless device. Studying error mitigation, error correction or how an algorithm holds up on real hardware needs gate noise and readout error. Right now users have to switch to another simulator for that.
Implementation notes
- Use quantum trajectories (Monte Carlo wavefunction). The path that simulates each shot separately
(QuantumCircuit::run, dynamic branch insrc/circuit.rs) already does what this needs: one state
per shot, a random generator, andmeasure_qubit/reset_qubit. - Pauli channels: after a gate, draw a random Pauli with the channel's probabilities and apply it with
apply_gate_kernel. Single-qubit gate fusion has to stop at every noise point, or fuse only
between noise points. - Amplitude damping is not a mixture of unitaries. Its Kraus branch probabilities depend on the state,
p(jump) = γ · P(qubit = 1), andprobability_of_onealready computes that. Then apply the
non-unitary 2×2 matrix and renormalise, the same pattern asmeasure_qubitinsrc/backend.rs. - Readout error only flips classical bits after sampling, so circuits that only measure at the end
keep the fast path when readout is their only noise. statevector(),probabilities()andexpectation()should raise when given gate noise,
since the state is a mixture. A density-matrix backend could be a later issue.
What it could look like
noise = qsengine.NoiseModel(
depolarizing=1e-3, # after every single-qubit gate
depolarizing_2q=1e-2, # after every controlled gate, on each qubit it touches
amplitude_damping=5e-4, # T1-style decay after every gate
readout=0.02, # chance each measured bit is flipped
)
counts = qc.run(shots=4000, seed=1, noise=noise)
Contributing
- I would like to open a pull request for this (see CONTRIBUTING.md).
- Vorherrschende Sprache
- Rust
- Sterne
- 1
- Forks
- 0
- PR-Merge-Kennzahlen
- Keine gemergten PRs in 30 T.
Entwicklungsumgebung
- Kein Dockerfile und keine Docker-Compose-Datei
- Keine Pull-Request-Vorlage
- Beitragsleitfaden lesen
Erste Schritte
- Lesen Sie das ganze Issue und danach den Beitragsleitfaden des Projekts.
- Schreiben Sie ins Issue, dass Sie es übernehmen — das erspart doppelte Arbeit.
- Forken Sie das Repository und arbeiten Sie in einem Branch.
- Öffnen Sie einen Pull Request, der die Issue-Nummer nennt.
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