量子试点的可信工程路线:编译验证、噪声快照与实验回放资产化


导语:
量子试点要从演示走向工程,必须回答三件事:编译是否改坏线路、设备噪声如何量化、实验能否回放。本文给出可信工程路线:编译验证、噪声快照、实验回放与资产化,并附落地检查表。

1. 编译验证

  • 等价/断言检查:小规模线路用模拟器验证等价,大规模用随机断言或分块验证。
  • 差异报告:编译前后门数、深度、两比特门分布,对比输出。
  • Pass 白名单:仅允许验证过的 pass 组合;升级可回滚。
  • 回滚策略:编译器或 pass 升级失败时一键退回。

2. 噪声快照

  • 采集校准数据:T1/T2、门/读出误差、串扰、队列时延。
  • 生成 noise_snapshot_id = device + timestamp + calib_id,随实验记录。
  • 对比时固定快照或时间窗,避免漂移误导。

3. 实验回放与资产化

实验记录字段:

  • experiment_idcode_versionproblem_spec(含随机种子)
  • backend(模拟器/设备)、noise_snapshot_id
  • compiler_profilemitigation_profileshots、运行时长/成本
  • 指标:成功率/能量误差/分布距离/方差
  • 产物:线路文件、结果、可视化、对比报告

回放能力:

  • 同快照/同配置重跑;可替换单步(编译/缓解策略)做 A/B。
  • 权限与脱敏:控制谁能看/重放,保护敏感问题实例。

4. 误差缓解与预算

  • 优先低成本:编译优化、读出校正。
  • 高成本策略(ZNE/PEC)需预算,记录额外 shots 与收益。
  • 预算与停止:成本/时延超阈值自动停止或降级。

5. 落地SOP

  • Day1:确定基线任务与经典对照,定义指标与种子。
  • Day2:建立实验记录/回放 schema,接入噪声快照。
  • Day3:开启编译差异报告与等价/断言校验。
  • Day4-5:试验缓解策略,输出“成本-收益”表。
  • Day6-7:阶段评审,设停止条件与回滚策略。

6. 看板与审计

  • 看板:成功率/能量误差/分布距离/方差,与经典对照并列;成本/时延/方差趋势。
  • 审计:记录谁回放了哪些实验、使用了哪份快照;数据/快照分级存储与脱敏。

7. 落地检查表

  • 编译 pass 白名单与回滚开关就绪,差异报告自动生成。
  • 噪声快照生成/存储可用,快照ID写入实验记录。
  • 回放脚本可用,权限与脱敏已配置。
  • 基线看板上线,停止条件阈值明确并已验证。

8. 资产化与协作

  • 审计:记录谁回放了哪些实验、用哪份快照;日志分级存储与脱敏。
  • 协作:对外部实验室/云只输出最小必要数据与快照,避免泄露内部问题特征。
  • 资产库:将差异报告、缓解策略收益、失败案例沉淀为“实验资产”,便于复用。

9. 成本与风险护栏

  • 对高成本缓解策略(如 PEC)设置预算与触发条件,超限自动停止或降级。
  • 对噪声漂移敏感的实验设“时间窗”或固定快照,避免跨窗对比失真。
  • 发生异常时产出“实验事件”证据包,包含快照、编译差异、成本与处置。

结语:
编译验证、噪声快照、实验回放资产化是量子试点可信的三大支柱。按以上路线落地,才能在真实场景中做到可复现、可审计、可迭代。


文章作者: 张显达
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