校准
校准是一套持续进行、按顺序叠加的实验栈，用来调校每个量子比特的控制脉冲；校准数据定义了哪些量子比特上存在哪些门，是QPU的"事实之源"。
这是什么意思
QPU不是确定性机器，而是一个敏感的模拟物理实验。校准之所以不可避免，有三个原因：制造不均匀性——每个量子比特都是独一无二的雪花，共振频率、非谐性、耦合强度都略有不同，Q1的NOT脉冲不等于Q2的NOT脉冲；环境与时间漂移——毫开尔文级的温度波动、游散的电磁场、基底缺陷使性质随时间游移；串扰——瞄准一个量子比特的脉冲会泄漏到邻居上，引起不想要的操作。因此校准不是单个实验，而是层层叠加的顺序栈：谱学（spectroscopy）扫描微波频率，找到量子比特响应的位置（超导量子比特在4–8 GHz共振）；Rabi振荡改变脉冲的幅度和时长并绘制P(1)——第一个峰就是π脉冲，即校准好的X门；Ramsey实验精调相位与频率并测量T2；双量子比特调校（CZ/CNOT）最难、最耗时；连测量和主动复位也是需要校准的"操作"。大型QPU的初始校准需要数小时，而T1/T2每天都在漂移，所以重校准是持续的。最终产出的校准数据结构就是"哪里存在哪些门"的事实之源——转译器要参照它。质量用随机化基准测试（RB）来评分：存活概率随序列长度呈指数衰减，衰减率换算为平均门保真度（目标99.9%以上）。生活类比
常见误解
- 校准数据和它的质量指标是两回事，人们常常混淆：有人指脉冲数值本身（幅度、时长、频率），有人指这些数值有多好（保真度）。数据说明门是什么，保真度说明它工作得多好。
- 校准不是一次性设置——由于温度波动、游散电磁场和基底缺陷，T1/T2等性质每天都在漂移，所以重校准是持续的，而不是一劳永逸。
- RB不是轻量检查——随机化基准测试一次性对整个栈进行压力测试（转译器、编译器、脉冲调度器、数据传输、作业调度器、控制电子设备，以及QPU本身），这正是它成为最重任务的原因。
要点总结
- 超导量子比特的共振频率位于4–8 GHz——谱学扫描该频段以找到每个量子比特的跃迁。
- 大型QPU的初始校准需要数小时；T1/T2每天漂移，所以重校准是持续的，而非一次。
- 目标门保真度为99.9%以上（双量子比特门更难），由RB存活曲线的指数衰减率评分。
- 校准数据结构是"哪些量子比特和比特对上存在哪些门"的事实之源——如果两个量子比特之间的CNOT从未被校准，转译器就必须拒绝或重新布线该操作。
检验你的理解
在Rabi振荡实验中，P(1)随脉冲幅度/时长变化的第一个峰给出了什么？
- A.量子比特的共振频率
- B.量子比特的相干时间T1
- C.π脉冲参数——实现0→1完全翻转的精确幅度和时长，即校准好的X门
- D.测量通道的读出误差率
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答案: C. π脉冲参数——实现0→1完全翻转的精确幅度和时长，即校准好的X门
原因: 改变驱动脉冲的幅度/时长并绘制测得|1⟩的概率，会得到一条正弦曲线（Rabi振荡）。第一个极大值就是π脉冲——一次完整的0→1翻转——其幅度与时长这对参数被保存为校准好的X门。共振频率则由栈中更早进行的谱学实验得到。
在随机化基准测试（RB）中，指数存活曲线的衰减率测量的是什么？
- A.量子比特共振频率每小时的漂移量
- B.平均门保真度——衰减越缓，保真度越高（例如99.92%）
- C.布线器插入的SWAP门数量
- D.稀释制冷机的温度
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答案: B. 平均门保真度——衰减越缓，保真度越高（例如99.92%）
原因: RB运行越来越长的随机门序列，每条序列末尾附加一个应把量子比特带回|0⟩的逆门。序列越长误差积累越多，存活概率呈指数衰减——衰减率换算为平均门保真度。特定门（如CNOT）的保真度用交错RB（Interleaved RB）测量。
先修概念
一次文献: 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.