Noisy intermediate-scale quantum (NISQ) processors are entering an early fault-tolerance regime where full quantum error correction carries prohibitive resource costs, yet lightweight error detection can meaningfully improve algorithmic success rates. Existing compilation and error-detection toolchains treat these concerns in isolation, with no principled way to balance detection overhead against success probability under latency constraints. We present an integrated hardware-aware compilation and data-driven quantum error-detection (QED) framework that jointly optimises qubit mapping, SWAP insertion, and syndrome-schedule placement via a noise-weighted cost function and a learned multi-objective scheduler. Simulation experiments on an HPC cluster using GPU-accelerated density-matrix simulation (NVIDIA cuQuantum SDK) across VQE, phase-estimation, and Grover benchmarks, three noise profiles, and circuit sizes of 6-20 qubits (depths 10-160), show that joint co-design raises algorithmic success probability by up to 68 percent (95 percent CI: 60 percent to 76 percent) over SABRE on an 8-qubit VQE instance with post-selection.


翻译:含噪中等规模量子(NISQ)处理器正进入早期容错阶段,此时全量子纠错所需资源成本高昂,而轻量级错误检测能显著提升算法成功率。现有编译与错误检测工具链将两者孤立处理,缺乏在延迟约束下平衡检测开销与成功概率的规范化方法。我们提出一种集成的硬件感知编译与数据驱动量子错误检测(QED)框架,通过噪声加权代价函数与学习型多目标调度器,联合优化量子比特映射、SWAP插入与综合征调度方案。基于HPC集群的GPU加速密度矩阵仿真(NVIDIA cuQuantum SDK)实验,涵盖VQE、相位估计与Grover基准测试、三种噪声模型以及6-20量子比特(深度10-160)电路规模,结果表明:在8量子比特VQE实例上采用后选择时,联合协同设计相比SABRE将算法成功概率提升高达68%(95%置信区间:60%至76%)。

0
下载
关闭预览

相关内容

《量子算法及应用》美空军AFRL32页技术报告
专知会员服务
40+阅读 · 2023年1月3日
【2022新书】给工程师的量子机器学习简介,204页pdf
专知会员服务
55+阅读 · 2022年5月22日
专知会员服务
32+阅读 · 2021年10月12日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年9月16日
异常检测(Anomaly Detection)综述
极市平台
20+阅读 · 2020年10月24日
一文读懂目标检测:R-CNN、Fast R-CNN、Faster R-CNN、YOLO、SSD
七月在线实验室
11+阅读 · 2018年7月18日
【机器视觉】表面缺陷检测:机器视觉检测技术
产业智能官
25+阅读 · 2018年5月30日
基于机器学习的KPI自动化异常检测系统
运维帮
13+阅读 · 2017年8月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员