Fidelität

Die Fidelität misst die Ähnlichkeit zwischen zwei Quantenzuständen oder -operationen. Die Zustandsfidelität F(ρ, σ) = (Tr√(√ρ σ √ρ))² misst, wie nahe ein verrauschter Quantenzustand ρ am reinen Zielzustand σ liegt. Eine Fidelität von 1,0 bedeutet perfekt; 0 bedeutet orthogonal. Die Gatterfidelität misst, wie genau ein Gatter implementiert ist. Die durchschnittliche Gatterfidelität wird durch das Ausführen vieler zufälliger Schaltkreise gemessen (Randomized Benchmarking). Zum Beispiel bedeutet eine Ein-Qubit-Gatterfidelität von 99,9 % einen Fehler von 0,1 % pro Gatter. Zwei-Qubit-Gatter haben typischerweise eine geringere Fidelität (99 %–99,9 % bei Spitzensystemen). Die Prozessfidelität erweitert dies auf vollständige Schaltkreise. Beim Vergleich von Quantenhardware sind 1-Qubit-Gatterfidelität, 2-Qubit-Gatterfidelität und Auslesefidelität die zentralen Kennwerte. Die Ionenfallen-Systeme von IonQ halten derzeit einige der höchsten kommerziell verfügbaren Gatterfidelitäten.