EmuPlat：具有已验证转译器至脉冲流水线的框架无关量子硬件仿真平台

我们提出了 EmuPlat，一个框架无关的量子硬件仿真平台，旨在解决高级量子编程框架与硬件特定脉冲控制系统之间的互操作性鸿沟。与在孤立软件栈中运行的现有解决方案不同，EmuPlat 提供了一个统一的基础设施，支持跨多种量子计算生态系统（包括 CUDA-Q、Qiskit 和 Qibolab）的无缝集成。该平台实现了完整的转译器-编译器流水线，通过四个已验证的阶段系统地将抽象量子电路进行转换：(1) 递归门分解至最小原生门集 $\mathcal{G}_{\text{native}} = \{I, Z, RZ(\theta), \text{GPI2}(\phi), CZ, M\}$，(2) 实现无物理脉冲相位跟踪的虚拟 Z 优化，(3) 具有自动 SWAP 插入的连接感知路由，以及 (4) 遵循硬件时序约束的确定性脉冲编译。我们的模块化架构基于整洁架构原则和新型适配器模式，支持多个量子动力学仿真引擎的可扩展集成，同时保持一致的接口。我们通过在超导 transmon 架构上的综合基准测试展示了 EmuPlat 的能力：在使用硬件校准的噪声模型下，Bell 态制备达到了 99.958\% 的保真度，而 4 量子比特量子傅里叶变换的实现成功展示了可扩展的电路执行。该平台的生产就绪实现通过 TransformationValidator 的端到端测试得到了验证，确立了 EmuPlat 作为加速混合量子-经典算法开发和硬件-软件协同设计的关键基础设施的地位。