Qiskit v2.5 正式发布：编译性能大幅提升，新增多项核心功能

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IBM 近日宣布 Qiskit SDK v2.5 正式发布。此次版本延续了 v2.x 系列持续夯实基础的核心思路，在编译器框架、C API 能力、转译器性能等多个层面带来重要更新，同时推出了专为容错量子计算设计的编译流水线。

重要命名变更：Qiskit Runtime Service 更名为 IBM Quantum Compute Service

在正式介绍新功能之前，有一项重要的命名调整值得关注。Qiskit Runtime Service 已正式更名为 IBM Quantum Compute Service，旨在明确区分两个独立概念：Qiskit 是面向硬件无关的开源量子算法开发工具包，而 IBM Quantum Compute Service 则是用于在 IBM 量子计算机上执行量子程序的托管云服务。此次调整仅涉及名称，API、工作流及现有集成均不受影响。

C API 新增经典控制流支持

Qiskit v2.5 实现了从 C API 完整检视动态电路控制流的能力，支持 if/else、while、for、switch、box、break 及 continue 等控制流指令的查询。与此同时，新版本还引入了配套的经典表达式检视 API，可遍历表达式树、检查变量与字面值，并分析逻辑、算术及比较运算，为底层编译器后端和工具链提供了完整的动态电路分析能力。目前该版本尚不支持从 C 侧构造控制流操作，但检视能力的实现已是重要的阶段性进展。

多中间表示编译框架

v2.5 引入了全新的 MultiStagePassManager，支持构建跨多种中间表示（IR）运行的编译流水线。用户可以在各阶段采用最适合当前任务的表示形式，而无需在整个工作流中强制使用同一种表示。这对域特定编译器和容错量子计算（FTQC）编译流程尤为重要。该框架可与 Qiskit 现有的 Pass Manager 无缝集成，支持渐进式采用，无需重写已有流水线。

专用容错编译流水线

新版本新增了两个预置 Pass Manager，分别面向不同的容错编译场景：

generate_preset_pbc_pass_manager()：用于将电路编译为基于泡利的计算（PBC）表示，适合部分容错编译工作流；

generate_preset_clifford_t_pass_manager()：用于将电路编译为 Clifford+T 门集，这是 FTQC 领域长期采用的基础表示形式之一。

两个 Pass Manager 均支持完整的定制化配置，开发者可自由检视、修改和扩展各编译阶段。内部基准测试显示，新版 Clifford+T 编译流水线在部分工作负载下的编译耗时较 v2.4 缩短了约一半。

转译器性能显著提升

v2.5 在转译器层面带来了多项性能优化。LightSabre 路由算法进行了算法级改进，将前瞻机制从固定数量的门改为按层分级跟踪，在提升宽电路路由质量的同时，也带来了更高效的实现方式。此外，新版本扩大了多线程的使用范围，更多 Pass 支持并行执行，整体编译吞吐量得到提升。

新引入的 TwoQubitPeepholeOptimization Pass 替代了原有的两量子比特优化流程（适用于优化级别 2 和 3），支持从启动时即利用多线程执行，并将硬件保真度估计纳入优化决策，从而在实际硬件上取得更优的执行效果，而非单纯追求门数量或电路深度的最小化。

其他注意事项

C API 在次版本之间不保证二进制兼容性，基于 v2.4 编译的扩展可能需要重新编译方可用于 v2.5。

v2.5 起，Qiskit 最低依赖要求提升至 NumPy 2.0 及 SciPy 1.14，使用旧版本依赖的用户需在升级前完成更新。

如需编译至 Clifford+T 门集，建议改用新的 generate_preset_clifford_t_pass_manager()，以获得更优的容错编译支持。

Qiskit SDK v2.5 现已正式发布，用户可通过 GitHub 提交功能请求或 Bug 报告，并参阅 Qiskit Roadmap 了解后续规划。

Q&A

Q1：Qiskit v2.5 的 C API 新增了哪些能力？

A：Qiskit v2.5 的 C API 新增了对经典控制流的完整检视支持，涵盖 if/else、while、for、switch、box、break 和 continue 等指令，同时引入经典表达式检视 API，可分析逻辑、算术及比较运算。这使得底层编译器后端可以完全在 C 层面分析动态电路，无需回退至 Python。目前从 C 侧构造控制流操作尚不支持，但检视能力已是重要进展。

Q2：Qiskit v2.5 的转译器性能提升了多少？

A：Qiskit v2.5 通过多项措施实现了明显的编译提速：LightSabre 路由算法从固定前瞻窗口改为分层前瞻机制，提升了宽电路的路由效率；更多 Pass 支持多线程并行执行；新增的 TwoQubitPeepholeOptimization Pass 将硬件保真度纳入优化决策。内部基准测试显示，大多数工作负载的编译速度相比 v2.4 有明显提升，部分 Clifford+T 编译任务耗时缩短约一半。

Q3：MultiStagePassManager 适合哪些使用场景？

A：MultiStagePassManager 主要面向高级用户，适用于需要跨多种中间表示（IR）进行编译的场景，例如域特定编译器（如费米子系统）和容错量子计算（FTQC）编译流程。它允许用户在各编译阶段选用最合适的表示形式，并可与 Qiskit 现有 Pass Manager 无缝集成，无需重写已有流水线。用户需自行定义各阶段之间的转换，系统不会自动推断。

来源：至顶网