量子科技中心_量科网

将时间演化算符\( U(t) = e^{-iHt} \)编译为硬件原生门序列，是含噪中等规模量子（NISQ）设备上数字量子模拟的核心瓶颈。通用编译将 \( U(t) \) 视为任意酉变换，丢弃了哈密顿量动力学的结构信息，生成的电路深度超出硬件相干时间极限。该工作提出一种结构感知的编译框架，将乘积公式分解视为合成原语而非模拟近似。该方法结合了：（i）将哈密顿量项原生映射到硬件耦合拓扑，（ii）通过贪心离散化程序自适应选择特罗特块，（iii）利用特罗特初始化变分拟设进行变分优化。在 \( n=3-8 \) 量子比特的海森堡、伊辛和XY模型中，编译电路保真度 \( F > 0.996 \)，且纠缠门数量呈近似线性缩放，而通用合成生成的电路深度高出数个数量级。在IBM Torino硬件上，该研究观察到短近似电路优于深精确分解的区间：一个27-CX电路实现了比187-CX精确电路更高的硬件保真度（\( F_{\text{hw}} = 0.987 \)）。这些结果表明，在NISQ时代，结构感知的近似编译可超越精确但无结构感知的合成，为无需脉冲级控制即可执行哈密顿量动力学提供了实用路径。