交叉熵基准测试

交叉熵基准测试（，也称为XEB）是一种量子基准测试协议，可用于展示量子优越性。 在XEB中，一个随机量子线路在量子计算机上执行多次，以收集一组  个比特串形式的样本 。然后使用这些比特串通过经典计算机计算交叉熵基准保真度（），由下式给出：，在此公式中： 
  是线路中的量子比特数量。 
  是从被测量子计算机上收集到的比特串样本（）的总数。
  代表所选择的理想（无噪声）量子线路。
  指的是对于理想量子线路  和  比特初始零态 ，输出实验中观测到的第  个比特串  的理论概率。
  则是这些理论概率  针对实验中所有  个观测样本的平均值。 因子  是一个归一化常数，等于  量子比特系统可能输出状态的总数。整个表达式减1是为了校准范围。
如果 ，则样本是从无噪声量子计算机收集的。如果 ，则样本可能是通过随机猜测获得的。 这意味着，如果一台量子计算机确实生成了这些样本，那么该量子计算机的噪声太大，因此没有机会执行超越经典的计算。由于用经典方式模拟量子线路需要指数级的资源，因此当今最大的超级计算机使用最优的经典算法模拟量子线路，也会达到无法计算XEB的程度。跨越这一点被称为实现量子优越性；而在进入量子优越性领域后，XEB只能被估算。

悬铃木（）是第一个通过XEB展示量子优越性的处理器。他们运行了包含  个量子比特和20个周期的随机线路实例，获得的XEB值为 。 在实验时，量子处理器生成样本耗时200秒，而当时的Summit超级计算机则需要1万年。经典算法的改进已将神威·太湖之光超级计算机上的运行时间缩短至大约一周，从而瓦解了悬铃木处理器关于量子优越性的宣称。 截至2021年，由祖冲之2.1号实现的最新量子优越性展示仍然有效，其参数为  个量子比特，24个周期，XEB值为 。祖冲之2.1号生成样本约需4小时，而神威·太湖之光则需要1万年。

 参见 

 玻色采样
 随机基准测试

 参考文献 

Category:量子信息科学
Category:量子计算