Calibration
La calibration est la pile continue et séquentielle d'expériences qui règle les impulsions de contrôle de chaque qubit ; ses données définissent quelles portes existent sur quels qubits et constituent la source de vérité du QPU.
Ce que cela signifie
Un QPU n'est pas une machine déterministe mais une expérience de physique analogique très sensible.Trois choses rendent la calibration inévitable : l'inhomogénéité de fabrication — chaque qubit est un flocon de neige, avec une fréquence de résonance, une anharmonicité et une force de couplage légèrement différentes, si bien que l'impulsion NOT de Q1 n'est pas celle de Q2 ; la dérive environnementale et temporelle — fluctuations de température au millikelvin, champs électromagnétiques errants, défauts du substrat font vagabonder les propriétés au fil du temps ; et la diaphonie (cross-talk), par laquelle une impulsion visant un qubit fuit vers son voisin.La calibration n'est donc pas une expérience unique mais une pile séquentielle, chaque étape s'appuyant sur la précédente : la spectroscopie balaye les fréquences micro-ondes pour trouver où le qubit répond (les qubits supraconducteurs résonnent entre 4 et 8 GHz) ; l'oscillation de Rabi fait varier amplitude et durée d'impulsion en traçant P(1) — le premier pic est l'impulsion π, c'est-à-dire la porte X calibrée ; les expériences de Ramsey affinent phase et fréquence et mesurent T2 ; le réglage à deux qubits (CZ/CNOT) est le plus difficile et le plus lent ; même la mesure et le reset actif sont des opérations à calibrer.La calibration initiale d'un grand QPU prend des heures, et comme T1/T2 dérivent chaque jour, la recalibration est continue.La structure de données de calibration qui en résulte est la source de vérité de quelles portes existent où — le transpileur la consulte.La qualité est notée par le Randomized Benchmarking : la probabilité de survie décroît exponentiellement avec la longueur de séquence, et le taux de décroissance donne la fidélité moyenne des portes (objectif 99,9 %+).Analogie du quotidien
Idées reçues fréquentes
- Les données de calibration et leurs métriques de qualité sont deux choses que l'on confond : certains désignent les nombres d'impulsion eux-mêmes (amplitudes, durées, fréquences), d'autres la qualité de ces nombres (la fidélité). Les données disent ce que sont les portes ; la fidélité dit à quel point elles fonctionnent bien.
- La calibration n'est pas un réglage unique — T1/T2 et les autres propriétés dérivent chaque jour à cause des fluctuations de température, des champs errants et des défauts du substrat ; la recalibration est donc continue, pas ponctuelle.
- Le RB n'est pas une vérification légère — le Randomized Benchmarking teste sous contrainte la pile ENTIÈRE d'un coup (transpileur, compilateur, ordonnanceur d'impulsions, transfert de données, ordonnanceur de jobs, électronique de contrôle et le QPU lui-même), et c'est exactement pourquoi c'est le job le plus lourd.
À retenir
- Les fréquences de résonance des qubits supraconducteurs se situent entre 4 et 8 GHz — la spectroscopie balaye cette bande pour trouver la transition de chaque qubit.
- La calibration initiale d'un grand QPU prend des heures ; T1/T2 dérivent chaque jour, donc la recalibration est continue, pas ponctuelle.
- La fidélité de porte visée est de 99,9 %+ (les portes à deux qubits sont plus difficiles), notée par le taux de décroissance exponentielle de la courbe de survie du RB.
- La structure de données de calibration est la source de vérité de quelles portes existent sur quels qubits et paires — si un CNOT entre deux qubits n'a jamais été calibré, le transpileur doit rejeter l'opération ou la rerouter.
Vérifiez votre compréhension
Dans une expérience d'oscillation de Rabi, que donne le premier pic de P(1) en fonction de l'amplitude/durée de l'impulsion ?
- A.La fréquence de résonance du qubit
- B.Le temps de cohérence T1 du qubit
- C.Les paramètres de l'impulsion π — l'amplitude et la durée exactes d'un retournement complet 0→1, c'est-à-dire la porte X calibrée
- D.Le taux d'erreur de lecture du canal de mesure
Voir la réponse
Réponse: C. Les paramètres de l'impulsion π — l'amplitude et la durée exactes d'un retournement complet 0→1, c'est-à-dire la porte X calibrée
Pourquoi: En balayant l'amplitude/durée de l'impulsion de commande et en traçant la probabilité de mesurer |1⟩, on obtient une sinusoïde (l'oscillation de Rabi). Le premier maximum est l'impulsion π — un retournement complet 0→1 — et ce couple amplitude/durée est enregistré comme porte X calibrée. La fréquence de résonance, elle, provient de la spectroscopie, réalisée plus tôt dans la pile.
Dans le Randomized Benchmarking, que mesure le taux de décroissance de la courbe de survie exponentielle ?
- A.La dérive horaire de la fréquence de résonance du qubit
- B.La fidélité moyenne des portes — une décroissance plus douce signifie une fidélité plus élevée (p. ex. 99,92 %)
- C.Le nombre de portes SWAP insérées par le routeur
- D.La température du réfrigérateur à dilution
Voir la réponse
Réponse: B. La fidélité moyenne des portes — une décroissance plus douce signifie une fidélité plus élevée (p. ex. 99,92 %)
Pourquoi: Le RB exécute des séquences de portes aléatoires de longueur croissante, chacune terminée par une porte inverse censée ramener le qubit à |0⟩. Les erreurs s'accumulent avec la longueur, donc la probabilité de survie décroît exponentiellement — et le taux de décroissance se traduit en fidélité moyenne des portes. La fidélité d'une porte particulière (p. ex. CNOT) se mesure par Interleaved RB.
S’appuie sur
Source primaire: Krantz et al., Appl. Phys. Rev. 6, 021318 (2019), doi:10.1063/1.5089550; Magesan, Gambetta & Emerson, Phys. Rev. Lett. 106, 180504 (2011), doi:10.1103/PhysRevLett.106.180504
Calibration experiment stack (spectroscopy/Rabi/Ramsey) per Krantz; RB per Magesan 2011; 2026 tutorial arXiv:2606.03815 verified 2026-07-03.
Apprendre en pratiquant
Ce concept fait partie d’un cursus de 46 niveaux, avec un simulateur interactif et Lumen — un tuteur dont les réponses sont vérifiées avant affichage. Les niveaux 1–5 sont gratuits.