在 NISQ 硬件上量子志愿者困境的实验实现:噪声分析与数字孪生验证
该团队在噪声中等规模量子(NISQ)硬件上实验实现了多人量子志愿者困境博弈,通过 Qiskit Runtime 在 ibm_kingston 后端上执行。该研究在四个编译器优化级别下,针对 N = 2 到 9 名玩家评估了该博弈,每个配置进行 20 次独立重复实验,每个电路执行 2048 次测量,并通过 mthree 进行后处理读出误差校正。目标态保真度随系统规模增大而衰减,但在 N = 9 时仍保持在 70% 以上(校正后)。采用读出校正后,全局平均收益在 N ≤ 6 时完全复现了量子理论基准值,并在整个测试范围内超过经典纳什均衡。在门计数分析显示优化级别 2 和 3 产生完全相同的编译后电路,且级别 2 具有更优的保真度稳定性后,该团队选择优化级别 2 作为参考配置。原始测量计数的汉明距离分析表明,小 N 时单量子比特误差占主导地位,而多量子比特贡献在 N > 6 后逐渐增大。基于校准的数字孪生模型能够捕捉全局收益趋势,但其线性保真度衰减曲线在大 N 时与硬件行为产生分歧,揭示了一阶独立单量子比特噪声模型的局限性。这些结果表明,多人博弈中的聚合量子优势在整个测试范围内对 NISQ 噪声条件具有鲁棒性,而在后处理读出校正下,态级优势的实际可观测性被限制在 N ≤ 8 的范围内。

