通过随机电路演化研究量子功能信息

该研究团队提出了“量子功能信息”(Quantum Functional Information,QFI)这一新指标,用于量化量子态与量子电路的稀缺性和实用性。与传统保真度或熵等度量标准不同,QFI能捕捉希尔伯特空间中功能性与稀缺性的平衡关系。研究人员通过两种方法验证QFI:随机电路采样,以及由保真度或QFI目标引导的进化算法。随机采样表明,具有近乎完美保真度的态所携带的信息量,反而低于稍欠优化但更稀缺的态;相关性分析则揭示高保真度通常需要更少量子门和更浅层电路。进化算法结果显示:仅优化保真度会快速收敛但降低多样性与鲁棒性,而QFI优化能持续探索、生成更丰富的结构,并获得兼具高保真度与鲁棒性的电路。这些发现使QFI成为电路设计、基准测试、变分量子算法及探索量子系统涌现模式的可解释实用工具。

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