量子体积(QV)是 IBM Research 开发的一个与硬件无关的基准,用于衡量量子计算机的整体能力。QV 定义为 2^d,其中 d 是一个设备能以 >2/3 成功概率运行的最大方形随机线路(d 个量子比特、d 层)的规模(即重输出生成问题,heavy output generation problem)。QV 将量子比特数、连通性、门保真度、测量误差和线路编译质量全部综合到一个数值中。QV 为 64 意味着 d=6(2^6=64)。数值越高越好。IBM 的系统已经达到了 512 以上的 QV 值。局限性:QV 关注的是小型方形线路,可能无法反映在更大型的专用线路上的性能。IonQ 等竞争对手使用诸如 #AQ(算法量子比特,Algorithmic Qubits)等替代指标。量子体积曾很有影响力,但如今正被特定应用的基准所补充。
相关术语
保真度(Fidelity)
Metrics量子保真度衡量实际量子态或量子门与理想目标的接近程度。数值 1 表示完全一致,它是比较量子硬件、门误差和读出质量的关键指标。
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。
T1 / T2 时间(T1 / T2 Time)
HardwareT1 衡量量子比特的能量弛豫时间,T2 衡量相干或退相位时间。两者决定量子硬件质量、可用线路深度和退相干误差。
QPU
Hardware量子处理单元(Quantum Processing Unit)——执行量子线路的物理硬件芯片。
CLOPS
Metrics全称 Circuit Layer Operations Per Second,是 IBM 提出的速度基准,用来衡量一台量子系统执行完整线路的速度,与 Quantum Volume 搭配使用来衡量质量。
Algorithmic Qubits
MetricsIonQ 提出的一项基准,衡量一个系统在运行某个算法时实际可用的量子比特数量,考虑的是连通性、门保真度和线路深度,而不仅仅是物理量子比特的数量。