模块化量子幅度估计:一种可扩展与自适应的框架

量子振幅估计(QAE)是量子计算的核心基础算法,但传统基于量子相位估计的标准实现存在资源消耗大的问题——为实现高精度需在单一电路块中协调大量相干量子比特,这对当前噪声中等规模量子(NISQ)设备构成重大挑战。为此,该研究团队提出自适应窗口化量子振幅估计框架(AWQAE),通过模块化、可扩展的自适应方法实现估计精度与单电路物理量子比特需求的解耦。该框架采用固定尺寸分块迭代估计相位位,通过多个可并行处理的小型独立量子电路实现关键技术突破包括:相位分辨电路设计及辅比特引导机制,在多本征态场景下实现精确分块分配与本征相位重建。该方案通过降低单块电路深度与量子比特数以抑制退相干和噪声影响,具有天然NISQ友好特性。核心创新在于采用鲁棒的经典后处理算法,通过最低有效位(LSB)到最高有效位(MSB)的渐进校正解决迭代过程中的测量模糊问题,最终重构完整高精度相位估计。通过模块化量子-经典协同循环与模糊感知重建方法的结合,AWQAE为资源受限量子硬件上的高精度QAE提供了强大而灵活的解决方案。该工作展现出卓越的可扩展性与适应性,有望成为NISQ时代QAE实际应用的标杆方法。

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