重新审视量子体积测试：理想分布、编译器优化、置信区间与可扩展资源估计

量子体积测试是一种针对量子计算机的全系统基准测试，对量子比特数、保真度、连通性以及其他被认为在构建有用设备中的重要量敏感。该测试旨在产生量子计算机通用能力的单数值度量，但对其局限性和操作含义的完整理解仍然缺失。我们探究量子体积测试以更好理解其设计方面、对错误的敏感性、通过准则，以及通过测试意味着量子计算机的什么。我们阐明了该测试在少量量子比特下表现出的某些瞬态行为，包括理想测量输出分布和常见编译器优化的有效性。然后我们提出一种高效算法，用于在不同错误模型和编译器优化选项下估计期望的重输出概率，从而预测未来系统的性能目标。此外，我们探究了原始的置信区间构造，表明其在单次实验下未达到期望的覆盖水平，而在更典型的 shots 数下超出。我们提出了一种新的置信区间构造，其对典型 shots 数达到指定覆盖，并在通过测试所需电路数量上更高效。我们用从Quantinuum System Model H1-1收集的$QV=2^{10}$实验数据集展示了这些节省。最后，我们讨论量子体积测试对量子计算机实际或操作能力的含义，尤其在量子纠错方面。