演示西蒙问题中恒定深度编译电路的指数级量子加速

该团队通过在当今超导量子处理器上实现受限汉明重量版本的西蒙问题,展示了指数级量子加速。该团队引入了一种硬件感知编译策略,将每个西蒙查询电路的量子部分编译为恒定深度。由此产生的编译电路具有O(1)的深度和线性连接性,可直接映射到常见的设备布局上,并避免了额外的路由和SWAP开销。在IBM的156量子位Boston处理器和120量子位Miami处理器上实施后,这些电路实现了足够高的保真度,无需错误抑制即可展现出算法量子加速。通过使用“求解所需查询次数”这一指标,该团队观察到在整个研究的汉明重量范围内,Boston处理器均实现了相对于经典下界的指数加速;在Miami处理器上,从中低汉明重量范围也观察到了指数加速,而在较高汉明重量范围内仍观察到多项式加速。相同的构造还在研究的问题规模下恢复了原始西蒙问题的条件。这些结果表明,精细的硬件感知编译使得在NISQ时代,对于典型的隐子群问题,实验上可实现指数级量子加速。

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提交arXiv: 2026-04-30 05:52

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