量子科技中心_量科网

双量子比特门误差主导了近期的量子电路故障预算，因此为每个Toffoli (CCX) 门选择的分解方案应最大限度地减少硬件的双量子比特保真度损失，而非门数量。最廉价的分解方案——相对相位和近似Toffoli门——仅在特定上下文中正确：其残余相位或有界误差必须在后续流程中被抵消或吸收。该团队提出了首个编译器优化流程，可为每个Toffoli门选择分解方案，以最小化双量子比特保真度损失预算。该流程仅在精确的、实例特定的等价性检查验证了其在当前电路上下文中的有效性时，才允许采用每个上下文相关的分解方案，将误差预算目标与逐实例验证相结合，弥合了上下文感知但未经验证的优化器与已验证但上下文无关的优化器之间的差距。核心结论是安全性方面的：基于模式匹配的相对相位替换会在无提示的情况下产生错误。该团队的验证器标记了某个已部署开源优化器中的66次库重写，这些重写在未进行上下文检查的情况下是非等价的；而贪心计数替换会在无提示情况下损坏12个基准电路中的6个；验证门保证了0个错误，同时仍应用了所有有效的分解方案。双量子比特门数量的减少是真实的，但依赖于工作负载：在一个计算/反计算密集型测试套件中，与仅使用精确分解方案相比，双量子比特门减少高达39.5%，保真度损失降低36.7%（与Qiskit opt-3和tket相比，约为39%/35%）；在更大规模的12-24量子比特套件中，整体减少15.6%，决策图检查验证了超出穷举验证限制的每一次替换。在当前超导和离子阱错误率下，经认证的替换将估计的电路保真度损失降低了36-43%；在一个量子态重置电路中，该流程移除了48.8%的原生双量子比特门，且每次替换均经过验证。