脉冲到电路的量子功能信息通过随机电路的演化

我们引入了量子功能信息(QFI)，这是一种新型度量，用于量化量子态和电路的稀有性与实用性。不同于保真度或熵等标准度量，QFI 捕捉了Hilbert空间中功能性与稀有性之间的平衡。我们通过两种方法验证了QFI：随机电路抽样和以保真度或QFI目标为导向的进化算法。随机抽样显示，保真度近乎完美的状态在信息上不如稍差但更稀有的状态；而关联性表明，高保真度通常需要更少的门和更浅的电路。进化结果表明，仅基于保真度的优化快速收敛但会降低多样性和鲁棒性，而QFI优化则保持探索能力，生成更丰富的结构，并偏好具有高保真度且鲁棒性强的电路。这些发现将QFI定位为电路设计、基准测试、变分量子算法以及探索量子系统中涌现模式的实用且可解释的工具。