硬件架构对量子算法性能影响的研究:一项硬件对比研究

可云端访问的量子处理器使得量子算法能够在异构硬件平台上直接执行。然而与传统计算系统不同,由于量子比特连接架构、门保真度及相干时间等方面的差异,相同量子电路在不同设备上可能表现出显著不同的行为。该研究团队通过亚马逊Braket平台,系统性地对离子阱、超导及模拟器三种后端设备上五种代表性量子算法(贝尔态制备、GHZ态生成、量子傅里叶变换、Grover搜索算法及量子近似优化算法)进行了基准测试,评估了保真度、CHSH不等式违背值、成功概率、电路深度和门数量等性能指标。结果表明算法性能高度依赖于硬件拓扑结构和噪声特性:例如10量子比特GHZ态在离子阱硬件上保真度超过0.8,而超导平台因路由开销和双量子比特门误差累积降至0.15以下。这些发现强调了硬件感知算法选择的重要性,为NISQ时代的基准测试提供了实践指导。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-07 15:29

量科快讯