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高保真度多量子比特门是近期量子计算的关键资源，其性能直接决定了量子算法和容错协议的执行效果。其中托佛利门（CCNOT）在量子纠错和量子算术运算中具有核心地位，但在当前量子硬件上受限于噪声和连接性问题，其高效实现仍面临挑战。该研究团队基于IBM的127量子比特超导处理器，通过优化且符合硬件连接性的门分解方案，对托佛利门进行了硬件适配性表征。研究综合了态制备、门合成及量子态层析/量子过程层析（QST/QPT）方法，在三类典型输入态（GHZ态、W态及三量子比特计算基态的均匀叠加态）下评估了无噪声仿真、噪声感知仿真与真实硬件执行的保真度表现：对于GHZ态，测得态保真度分别为98.442%（无噪声）、81.470%（噪声感知仿真）和56.368%（真实硬件）；W态保真度对应为98.739%、79.900%和63.689%；均匀叠加态则为99.490%、85.469%和61.161%。对比性量子过程层析实验显示过程保真度达98.976%（无噪声）和80.160%（噪声感知仿真）。这些实验结果从实证角度揭示了多量子比特电路中的状态相关误差模式，量化了门分解策略与硬件原生性能间的权衡关系，为可扩展的硬件高效量子电路设计提供了实践指导。