利用 SIMD 加速量子态编码：设计、实现与基准测试
量子物理
2026-04-09 v1
摘要
高效的数据编码是影响混合量子-经典算法运行速度的主要因素，但传统模拟器大部分时间耗费在将经典特征转换为量子旋转上。本工作引入 Hybriqu Encoder，一个基于 Rust 的 SIMD 感知内核，专注于角度编码并通过 CFFI 与 Python 无缝集成。该内核利用 AVX 类向量通道同时处理四个双精度旋转，以契合缓存的方式组合数据，并使用预计算的三角因子，同时将所有不安全操作保留在安全的 Rust 接口内。Apple Silicon 上的基准测试表明，纯角度编码在 64 量子比特下快 5.4%，且当数据量超过 L1 缓存大小时加速比增加，而快速对整个状态向量应用旋转的内核受内存限制，无法从 SIMD 中受益。这些结果表明，当计算密集时向量化能带来一致改进，但数据传输速度的限制阻止了额外的加速提升，凸显了未来在更好的状态更新和不同处理方法之间做出选择的必要性。通过结合考虑架构的智能优化与 Rust 的安全特性，Hybriqu Encoder 为更大规模的混合系统提供了灵活基础，旨在减少未来混合量子-经典过程中的数据编码延迟。
引用
@article{arxiv.2604.06270,
title = {Accelerating Quantum State Encoding with SIMD: Design, Implementation, and Benchmarking},
author = {Riza Alaudin Syah and Irwan Alnarus Kautsar and Gunawan Witjaksono and Haza Nuzly Bin Abdull Hamed},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.06270},
year = {2026}
}
备注
Published in: 2025 9th International Conference On Electrical, Electronics And Information Engineering (ICEEIE)