噪声IQP电路中量子比特连通性对量子优势的影响
瞬时量子多项式时间(IQP)电路被视为展示近期量子优势的候选方案,因其采样任务在理想理论场景下基于标准复杂性理论假设被认为具有经典计算难以企及的难度。然而在含噪实现中,一旦电路深度超过噪声依赖的临界阈值,这种计算难度便会消失。研究表明,量子比特连接性是这一转变的关键参数——稀疏架构需要额外路由来实现长程相互作用,从而增加编译后的电路深度。为明确这一点,该团队对编译后的IQP电路进行了连接性感知分析。对于固定抽象的IQP实例,不同硬件连接图会产生不同的编译深度,进而使系统相对于含噪IQP可模拟边界处于不同有效位置。该团队通过编译深度开销和相应可模拟裕度来量化这种架构依赖性偏移,将二维网格等稀疏几何结构的解析深度估计与基于七种公开拓扑硬件设备的原生门集编译实验相结合。为在统一实证框架下比较这些设备模型,该团队主要通过报告的双量子比特门错误率来近似有效噪声水平,从而对比稀疏架构与全连接架构在相同含噪IQP可模拟边界位置下所能容忍的有效噪声量。研究结果表明:稀疏连接架构需要更低的有效噪声水平才能维持相同的含噪IQP可模拟裕度,同时为判断编译后的IQP实验何时可能保持或进入经典可模拟区域提供了量化框架。

