面向早期容错系统的硬件感知低延迟量子编译与数据驱动轻量级错误检测

中等规模含噪量子(NISQ)处理器正进入早期容错阶段,此时全量子纠错会带来高昂的资源成本,而轻量级错误检测却能有效提升算法成功率。现有编译与错误检测工具链将这些环节孤立处理,缺乏在延迟约束下平衡检测开销与成功概率的原则性方法。该团队提出一种集成硬件感知编译与数据驱动量子错误检测(QED)框架,通过噪声加权代价函数和基于学习的多目标调度器,联合优化量子比特映射、SWAP插入及综合征调度位置。在HPC集群上使用GPU加速密度矩阵模拟(NVIDIA cuQuantum SDK)进行的仿真实验,涵盖VQE、相位估计和Grover基准测试、三种噪声模型以及6-20量子比特(深度10-160)的电路规模,结果表明:在8量子比特VQE实例中,联合协同设计相比SABRE结合后选择,可将算法成功率提升高达68%(95%置信区间:60%至76%)。
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提交arXiv: 2026-06-04 04:30

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