QPU(量子处理单元,Quantum Processing Unit)是 CPU 在量子硬件上的对应物。它是存储量子比特并执行量子门操作的物理设备。当前的 QPU 技术包括超导量子比特(IBM、Google、Rigetti)、囚禁离子量子比特(IonQ、Quantinuum)、光子量子比特(PsiQuantum、Xanadu)和中性原子(QuEra、Pasqal)。每种技术在量子比特数量、门保真度、连通性和相干时间方面各有不同的权衡。QPU 在低温(超导)或真空(囚禁离子)环境中运行。访问通常通过云 API 提供。与模拟器相比,在真实 QPU 上运行线路总会涉及噪声、转译开销和排队等待时间。
相关术语
量子比特(Qubit)
Fundamentals量子信息的基本单位——经典比特的量子对应物。
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NISQ
Hardware含噪中等规模量子(Noisy Intermediate-Scale Quantum)——具有 50–1000 个量子比特但没有完整纠错的设备。
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T1 / T2 时间(T1 / T2 Time)
HardwareT1 是量子比特的能量弛豫时间;T2 是相干(退相位)时间。两者都限制着线路的时长。
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保真度(Fidelity)
Metrics衡量实际量子操作或状态与理想目标接近程度的度量(0 到 1)。
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转译(Transpilation)
Hardware将量子线路编译为特定设备的原生门集和量子比特连通性的过程。
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