数字退火器辅助的精度优先量子电路转译：集成QUBO映射与路由
量子物理
2026-05-13 v1
摘要
在嘈杂中等规模量子（NISQ）时代，有限的量子比特数和较高的门错误率直接限制了电路保真度，使得最小化CNOT门数量至关重要。虽然传统编译器优先考虑启发式效率，但迫切需要一种“精度优先”的转译，将门减少置于编译延迟之上。我们提出了一种利用数字退火器（DA）的框架，通过两种互补策略实现：（1）混合策略，使用DA驱动的全局初始映射结合Qiskit的高速启发式路由；（2）全DA策略，在迭代工作流中将映射和路由作为独立的DA辅助QUBO子问题求解。基准测试表明，与Qiskit的最高优化级别相比，我们的混合方法平均减少了13.7%的CNOT门（最高达57.4%），在GHZ和ASP等初始布局起决定性作用的结构化电路上增益最大。全DA方法在结构化电路上与混合方法性能相当，并且平均比ISAAQ高出23.1%（最高90.8%），但在具有随机或集中连接性的电路上性能下降——这揭示了当整个电路在单次退火过程中编码时，QUBO规模与解质量之间的权衡。尽管这些全局优化比纯启发式方法产生更高的计算开销，但我们的结果表明，对于门噪声是主要瓶颈的高精度工作流，DA辅助的全局初始布局提供了一种实用的“时间换质量”权衡，以增强近期量子硬件的实用性。
引用
@article{arxiv.2605.11500,
title = {Digital Annealer-Assisted Accuracy-First Quantum Circuit Transpilation with Integrated QUBO Mapping and Routing},
author = {Kazuma Watanabe and Hideaki Kawaguchi and Shin Nishio and Takahiko satoh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.11500},
year = {2026}
}
备注
7 pages, 4 figures. Submitted to IEEE Quantum Week (QCE) 2026