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随机化基准测试
随机化基准测试（RB）通过运行本应把量子比特带回|0⟩的、越来越长的随机门序列，并拟合存活概率的指数衰减来测量平均门保真度。
这是什么意思
随机化基准测试（RB）是给量子处理器的门执行质量打分的标准流程。步骤如下：① 生成一个随机门序列；② 经典计算机计算该序列的净效果，并附加一个撤销一切的逆门——完美的设备总会回到|0⟩；③ 用当前校准数据编译并在QPU上运行；④ 在数百次重复中测量'存活概率'——设备真正回到|0⟩的频率；⑤ 对逐渐加长的序列重复上述过程。序列越长积累的误差越多，因此存活概率随序列长度按 P(m) = A·p^m + B 指数衰减。衰减率给出平均门保真度（例如99.92%），而A和B吸收态制备与测量（SPAM）误差——这是一个关键优势，因为它把门的质量与读出质量分离开来。RB得到的是随机序列上的平均值；要给某个特定门（如CNOT）打分，需要交错RB（Interleaved RB）把该门插入随机门之间并比较衰减率。生活类比
给机器一串串越来越长的随机舞蹈动作，每串的结尾都是精确的'撤销一切'动作。完美的舞者总会回到起始位置（|0⟩）；数一数机器真正回去了多少次。串越长积累的错误越多，所以存活概率呈指数衰减——而那个衰减率正是平均门误差。
benchmark（基准）一词来自测量员的'bench mark'——凿刻在石头上的标记，作为其他所有测量的固定参考高度。汉字写作基准点（기준점），即'作为基准的标准点'。RB在量子栈中凿下一个固定参考：一个可以让每台设备、每一天相互比较的数字。
常见误解
- RB是整个栈中最重的作业——一次RB运行会同时对转译器（越来越长的电路）、编译器、脉冲调度器、客户端-服务器传输、作业调度器、控制电子设备以及QPU进行压力测试，这就是它耗时很久的原因。
- RB的数字是随机序列上的平均值——它不给出某个特定门的保真度。要测特定门需要交错RB，它把目标门插入随机门之间并比较衰减率。
要点总结
- 流程：① 随机门序列 → ② 经典计算机附加逆（'撤销'）门 → ③ 用当前校准在QPU上运行 → ④ 在数百次重复中测量存活概率 → ⑤ 对逐渐加长的序列重复。
- 存活概率随序列长度指数衰减；衰减率给出平均门保真度（例如99.92%）。
- 拟合式 P(m) = A·p^m + B 中，A和B吸收态制备与测量（SPAM）误差，把门误差与读出误差分离。
- 标准RB给出门集合的平均值；特定门的保真度用交错RB测量。
检验你的理解
在随机化基准测试中，经典计算机在每个随机门序列于QPU上运行之前会附加什么？
- A.一次X基测量
- B.撤销整个序列的逆门
- C.再加一个随机门
- D.一个校准脉冲
查看答案
答案: B. 撤销整个序列的逆门
原因: 附加逆门后，完美的硬件总会把量子比特带回|0⟩——因此回不去的程度衡量的正是累积的门误差，与选了哪些随机门无关。
在RB拟合式 P(m) = A·p^m + B 中，常数A和B的作用是什么？
- A.决定平均门保真度
- B.吸收态制备与测量（SPAM）误差
- C.统计量子比特数目
- D.固定序列长度
查看答案
答案: B. 吸收态制备与测量（SPAM）误差
原因: SPAM误差只会平移和缩放曲线，不改变衰减参数p——这正是RB能把门误差与制备、读出误差分离的原因。
先修概念
一次文献: Magesan, Gambetta & Emerson, Phys. Rev. Lett. 106, 180504 (2011), doi:10.1103/PhysRevLett.106.180504
RB protocol and exponential decay model per Magesan 2011; P(m)=A p^m + B with SPAM absorption is the standard form.