Clifford体积与自由费米子体积：量子计算机的互补可扩展基准
量子物理
2025-12-23 v1
摘要
随着量子计算向后NISQ和早期容错时代迈进，对量子硬件进行可扩展且平台无关的基准以以可类计算方式量化计算容量至关重要。我们引入了两种体积基准，Clifford体积和自由费米子体积，通过测试随机Clifford和自由费米子操作来评估量子硬件。这两组单位操作具有一组合理的属性，使其成为理想的基准：(i) 每个都可以高效地经典模拟，从而在规模上实现验证；(ii) 它们共同构成通用门集；(iii) 它们是实际应用（包括�影测量和量子化学）中的基本算法原语；以及(iv) 它们的定义是抽象的，不会明确引用特定硬件特征，如qubit连通性或本机门集。这一框架因此使得可扩展且公平的跨平台比较成为可能，并跟踪有意义的计算进步。我们通过大规模数值仿真在真实噪声参数下以及在Quantinuum H2-1 trapped-ion 量子计算机上的实验验证，证明了这些基准的实际可行性，H2-1 实现了34的Clifford体积。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.19413,
title = {Clifford Volume and Free Fermion Volume: Complementary Scalable Benchmarks for Quantum Computers},
author = {Attila Portik and Orsolya Kálmán and Thomas Monz and Zoltán Zimborás},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.19413},
year = {2025}
}
备注
19+6 pages