Fidelidad de puerta
La fidelidad de puerta es la probabilidad de que la operación física ejecutada por el hardware coincida con la puerta lógica ideal que se supone que implementa.
Qué significa
En la capa de circuito, una puerta es un objeto matemático perfecto: la puerta CZ es exactamente la matriz diag(1, 1, 1, −1), sin ruido ni tiempo.En hardware real, esa misma puerta es una forma de onda analógica de microondas o de flujo que dura unos 40 nanosegundos, y su amplitud, sincronización y envolvente determinan cuánto se acerca la operación realizada a la matriz ideal.La fidelidad de puerta cuantifica esa cercanía: es la probabilidad de que la operación física ejecutada por el hardware coincida con la operación lógica ideal.Una fidelidad del 99,92% significa unos 8 errores por cada 10 000 operaciones.A fecha de 2026, los procesadores superconductores punteros apuntan a fidelidades superiores al 99,9%, con las puertas de dos cúbits como cuello de botella: son mucho más difíciles que las de un cúbit, y sus valores varían de conexión a conexión y derivan con el tiempo.La fidelidad media se mide con Randomized Benchmarking, mientras que el Interleaved RB aísla una puerta específica.La fidelidad también encierra un compromiso: las puertas demasiado rápidas fugan a niveles superiores y las demasiado lentas pierden coherencia.Analogía cotidiana
Errores comunes
- La fidelidad NO es lo mismo que los datos de calibración: los datos de calibración son los números de los pulsos en sí (frecuencias, amplitudes, duraciones), mientras que la fidelidad es una métrica de calidad que califica lo buenas que son las operaciones resultantes. Es habitual confundir ambas cosas.
- Un único número de fidelidad oculta estructura: las fidelidades de puertas de un cúbit y de dos cúbits difieren notablemente (las de dos cúbits son mucho más difíciles), y los valores varían de un par de cúbits a otro y derivan con el tiempo.
Puntos clave
- La fidelidad de puerta es la probabilidad de que la operación física ejecutada por el hardware coincida con la operación lógica ideal.
- A fecha de 2026, los procesadores punteros apuntan a fidelidades de puerta superiores al 99,9%; las puertas de dos cúbits son el cuello de botella.
- La fidelidad media se mide con Randomized Benchmarking; la de una puerta específica, con Interleaved RB.
- Una fidelidad del 99,92% significa unos 8 errores por cada 10 000 operaciones: minúsculo por puerta, pero se acumula a lo largo de miles de puertas.
Comprueba tu comprensión
Una puerta tiene una fidelidad del 99,92%. En promedio, ¿cuántas de 10 000 aplicaciones de esta puerta se desviarán de la operación ideal?
- A.0,8
- B.8
- C.80
- D.800
Ver la respuesta
Respuesta: B. 8
Por qué: La tasa de error es 1 − 0,9992 = 0,0008, y 0,0008 × 10 000 = 8 errores por cada 10 000 operaciones.
¿Qué técnica mide la fidelidad de una puerta específica (como CNOT) en lugar de un promedio sobre todo un conjunto de puertas?
- A.Randomized Benchmarking estándar
- B.Interleaved Randomized Benchmarking
- C.Interferometría de Ramsey
- D.Espectroscopia
Ver la respuesta
Respuesta: B. Interleaved Randomized Benchmarking
Por qué: El RB estándar da un promedio sobre secuencias de puertas aleatorias; el Interleaved RB inserta la puerta objetivo entre las puertas aleatorias y compara las tasas de decaimiento para aislar su fidelidad.
Se apoya en
Fuente primaria: Magesan, Gambetta & Emerson, Phys. Rev. Lett. 106, 180504 (2011), doi:10.1103/PhysRevLett.106.180504
Average gate fidelity via RB per Magesan 2011; definition per Nielsen, Phys. Lett. A 303, 249 (2002).
Apréndelo con la práctica
Este concepto forma parte de un plan de 46 niveles, con un simulador interactivo y Lumen, un tutor cuyas respuestas se verifican antes de mostrarse. Los niveles 1–5 son gratuitos.