量子算法的鲁棒性：最坏情况忠诚度界限及其对设计的影响
量子物理
2026-01-21 v2 系统与控制
系统与控制
最优化与控制
摘要
发生在噪声硬件上的错误是可靠量子计算的关键挑战。现有技术如纠错、缓解或抑制，通常将错误处理与算法分析和设计分离。在本文中，我们发展了一种替代的方法，围绕算法进行理解和改进，以提高对错误的鲁棒性。对于给定的量子算法和错误模型，我们推导了最坏情况忠诚度界限，这些界限可以高效计算以认证鲁棒性。我们考虑通用的错误模型，包括相干误差和 (马尔可夫) 不连综误差，并允许基于集合的错误描述以应对不确定性或误差随时间变化。我们的结果为鲁棒算法设计和编译提供了指导，通过优化我们的理论鲁棒性度量。我们通过对算法分析和鲁棒优化的数值结果，演示了该框架的实际应用，包括对 50 位量子比特模块加法电路的鲁棒性分析。
引用
@article{arxiv.2509.08481,
title = {Robustness of quantum algorithms: Worst-case fidelity bounds and implications for design},
author = {Julian Berberich and Tobias Fellner and Robert L. Kosut and Christian Holm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.08481},
year = {2026}
}