并非所有量子比特都被同等利用

现代含噪声中等规模量子（NISQ）计算机功能的提升伴随着物理量子比特总数的增加。量子程序员通常不直接设计利用这些量子比特的电路；相反，他们依赖各种软件套件将电路算法性地转译为与目标机器架构兼容的形式。特别是对于连接性受限的超导架构，用于转译电路的所选合成、布局和路由算法极大地改变了物理量子比特的平均利用模式。在本文中，我们分析了量子硬件的平均量子比特利用率，以此作为识别不同转译器配置如何改变利用模式的手段。我们使用 Qiskit 平台上的 IBM 27 量子比特 Falcon R4 架构，针对一部分量子比特、门分布和优化配置，展示了该分析的初步结果。我们发现存在向平凡映射的持续偏好，只要架构的整体利用率保持在某个阈值以下，就可以通过增加优化来解决。结果是，一些量子比特被过度使用，而另一些则未被充分利用。我们研究的启示是多方面的，即 通过关注过度使用的量子比特可能减少校准开销， 改进优化、映射和路由算法以最大化硬件利用率，以及 以低费率为未充分利用的量子比特定价以激励其使用并提高硬件吞吐量（适用于多租户环境）。