DynQ:一种基于质量加权社区检测的动态拓扑无关量子虚拟机
量子云平台本质上仍未实现虚拟化:尽管硬件规模快速扩张,但每个用户程序仍独占整个量子处理器,阻碍了资源共享、经济可扩展性和服务质量差异化。现有量子虚拟机(QVM)设计试图通过拓扑特定或基于模板的分区实现空间复用,但这些方法在硬件异构性、校准漂移和瞬态缺陷(实际量子设备的主要特征)面前表现脆弱。该研究团队提出DynQ——首个动态、拓扑无关的量子虚拟机,通过质量加权社区检测实现量子硬件虚拟化。DynQ不预设固定几何区域,而是将量子处理器建模为基于实时校准数据的加权图,自动发现最大化内部门质量同时最小化区域间耦合的执行区域。这种方法在量子原生环境中实现了经典虚拟化的“高内聚低耦合”原则,生成的执行区域具有连接高效、噪声感知、抗串扰和缺陷等特性。研究团队在五台IBM量子后端设备上使用噪声模拟校准数据,并在两台生产设备上对DynQ进行评估,与最先进QVM及标准编译基准对比。在空间质量差异显著的硬件上,DynQ实现了最高19.1%的保真度提升和45.1%的输出误差降低。当瞬态硬件缺陷导致基准执行完全失败时,DynQ能动态适配并保持86%以上的保真度。通过将校准后的设备图转化为自适应虚拟硬件抽象,DynQ使量子程序摆脱脆弱物理布局的束缚,为实现高可靠、高利用率的量子云服务奠定基础。
量科快讯
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