Jede Fehlerart, die aus unvollkommener Zustandsvorbereitung oder unvollkommener Messung (State Preparation And Measurement, SPAM) entsteht und die Beziehung zwischen beabsichtigten Eingangs-zuständen und aufgezeichneten Ergebnissen verändert, einschließlich systematischer Verzerrungen und stochastischer Fehlzuordnungen.

Prinzip

SPAM-Fehler sind Quellen beobachtungsbedingter Ungenauigkeit, die mit dem getesteten Prozess korreliert oder unkorreliert sein können; sie wirken als Störparameter, die bei Nicht-Charakterisierung Schätzungen von Gate- und Kanal-Performance verfälschen.

Demonstration

Thermische Besetzung und fehlkalibrierte Initialisierung: Ein Qubit, das nominal in |0⟩ vorbereitet wird, hat aufgrund von Thermalisation 1,5 % Besetzung des angeregten Zustands (Vorbereitungsfehler); der Auslese-Klassifikator weist eine 2 %ige Falsch-Positiv-Rate auf (Messfehler). Der kombinierte SPAM-Fehler verzerrt gemessene Erwartungswerte und Tomographie.

Fehlanwendung

Beobachtete Protokollfehler ausschließlich SPAM zuzuordnen, obwohl das dominierende Problem eine kohärente Gate-Fehlkalibrierung ist, oder umgekehrt alle beobachteten Unfidelitäten Gate-Fehlern zuzuschreiben und messbare SPAM-Beiträge zu ignorieren.

Konsequenz

Die Charakterisierung von SPAM-Fehlern ermöglicht Korrektur oder Minderung (Zuordnungs-Korrektur, Kalibrations-Updates, SPAM-robuste Protokolle) und führt zu einer genaueren Zuordnung verbleibender Fehler zu Gates und Umgebungsrauschen.

Umkehrung

Wird SPAM-Fehler eliminiert oder perfekt korrigiert, spiegeln Messungen die wahre Wirkung des getesteten Prozesses wider und das Fehlerbudget kann sich auf Gates und Dekohärenz konzentrieren; bleibt SPAM unkorrekt behandelt, kann es Prozessfehler nachahmen oder verdecken.

Abgrenzung

SPAM-Fehler umfassen Fehler während Initialisierung, Reset, prä-messbarer Evolution und der Auslese/Zuordnungs-Kette; sie schließen intrinsische Dekohärenz, die während der Gate-Sequenz auftritt, aus, sofern diese Dekohärenz die Vorbereitungs-/Messstatistiken im berichteten Datensatz nicht beeinflusst.

Semantische Spannung

In der Praxis besteht Ambiguität, ob ein Fehler als SPAM oder als Gate-/Umgebungsfehler zu klassifizieren ist; die Protokollwahl und die zeitliche Reihenfolge der Operationen können die Klassifizierung einer beobachteten Fehlers verschieben.

Synthese

SPAM-Fehler fassen alle Abweichungen zusammen, die an den Ein- und Ausgabestufen eines Experiments eingeführt werden: unvollständig vorbereitete Zustände und unvollkommene Messoperationen verzerren gemeinsam beobachtete Statistiken und müssen quantifiziert werden, um Beobachtungsrauschen von tatsächlichen Prozessfehlern zu trennen.