面向性能的量子指令集设计

量子指令集是量子硬件与软件的交汇点。我们开发了针对非Clifford门的新型表征与编译技术，以准确评估不同的量子指令集设计。我们将其具体应用于支持主流指令 $\mathrm{iSWAP}$ 的fluxonium处理器，通过校准与表征其平方根 $\mathrm{SQiSW}$。我们测得门保真度最高达 $99.72\%$，平均为 $99.31\%$，并利用 $\mathrm{SQiSW}$ 实现Haar随机双量子比特门，平均保真度为 $96.38\%$。与在同一处理器上使用 $\mathrm{iSWAP}$ 相比，前者平均误差降低 $41\%$，后者降低 $50\%$。这表明在此类平台上设计由 $\mathrm{SQiSW}$ 与单量子比特门组成的量子指令集可近乎零成本地带来性能提升。