原生拓扑读出在量子比特硬件上的实现:测量与编译权衡的斐波那契链基准测试

近期,在含噪声中等规模量子(NISQ)超导处理器上,图顶点的非阿贝尔编织实验演示,以及多种量子硬件平台上拓扑序的实验实现,共同引出了一个重要问题:在NISQ硬件上实现拓扑任意子哈密顿量时,原生(拓扑)融合读出究竟何时能真正发挥作用?该工作以斐波那契任意子链为具体模型,旨在理解该场景下测量成本与编译成本之间的权衡。对比基准为简单的分组泡利方法,评分标准则采用全能量估计器的协方差感知均方误差(MSE)。该研究的基准测试基于两类重要的量子电路:Floquet时间演化电路和变分量子本征求解器电路,其底层哈密顿量同时包含编织与融合相互作用。该团队的分析发现,两种问题并不存在统一的最优方法:对于Floquet型电路,融合读出方法在MSE和协方差感知采样方差上均表现更优;而对于VQE电路,分组泡利方法在MSE上表现更好,但在采样方差上则较差。该工作推导了标度律,并计算了操作上优先选择某一种方法的预算交叉点。本工作的意义超越了斐波那契链本身,可推广至在超导及其他量子比特原生平台上编译的二维拓扑模型,并可作为指导,帮助回答何时应在目标物理的原生算符基下进行测量,以及何时更适合退回到泡利基重构方法。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-25 14:49

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