量子体积

量子体积是一个衡量量子计算机能力和错误率的指标。它表示计算机可以成功实现的方形量子电路的最 大尺寸。电路的形式与量子计算机架构无关，但编译器可以对其进行转换和优化，以利用计算机的特性。因此，不同架构的量子量可以被比较。

2020年，最高实现的量子体积（按§IBM修改后的定义）从IBM的计算机Raleigh的32上升到霍尼韦尔的H1的128，即尺寸达7×7的量子电路已经成功实现。

此后，截至2022年9月，Quantinuum的H1-1离子阱量子计算机的最高量子体积记录已上升到8192（13×13）。

量子计算机是很难比较的。量子体积是一个单一的数字，旨在显示全方位的性能。它是一种测量而不是计算，并考虑到了量子计算机的几个特征，首先是它的量子比特的数量，其他的测量方法是门和测量误差，串扰和连接。

IBM引入了量子体积指标，因为经典计算机的晶体管数量和量子计算机的量子比特数量是不一样的。量子比特的解聚会导致性能的损失，因此作为性能指标，几个容错的比特比大量有噪声、易出错的量子比特更有价值。一般来说，量子体积越大，量子计算机能解决的问题就越复杂。

量子计算机的量子体积是由NikolajMoll等人定义的，它取决于量子比特的数量N以及可执行的步骤数量，电路深度d被定义为一个双比特门的平均错误率。

如果物理双比特门不具有全对全的连接性，可能需要额外的SWAP门来实现任意的双比特门，并且是物理双比特门的错误率。

如果有更复杂的硬件门，如三量子比特的Toffoli门，就有可能当加入更多具有相同有效误差率的量子比特时，允许的电路深度就会下降。

因此，在这些定义下，只要，如果加入更多的量子比特，量子体积就会下降。要运行一个算法，只需要qubits的机器，选择一个具有良好连接性的qubits子集可能是有益的。

对于这种情况，Moll等人给出了量子体积的精炼定义。其中xxx值是在任意选择的n个量子比特上取的。

IBM的研究人员将量子体积的定义修改为电路大小的指数，指出它对应于在经典计算机上模拟电路的复杂性。