1. 量子程序异常分类与诊断流程建立

为什么先分类，再排障

一段带测量和条件分支的量子程序，从源码到硬件执行要穿过四道关卡：解析器 → 编译器/转译器 → 模拟器 → 硬件后端。每一道关卡失败时抛出的异常形态完全不同，如果一上来就盯着报错文本猜原因，很容易把“语法写错”误判成“硬件噪声”。因此第一步不是修 bug，而是定位异常发生在哪一层，再按层归类根因。

下面这段示例程序（Qiskit 风格）故意混合了多种潜在问题，用它来演示分层诊断：

from qiskit import QuantumCircuit, transpile
from qiskit_aer import AerSimulator

qc = QuantumCircuit(2, 2)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
qc.rz(0, 1)          # 参数个数错误：rz 需要 (theta, qubit)
qc.measure(0, 0)
qc.measure(1, 1)
with qc.if_test((qc.clbits[0], 1)):   # 条件分支：c0 == 1 时执行
    qc.x(1)

backend = AerSimulator()
tqc = transpile(qc, backend)
result = backend.run(tqc, shots=1024).result()
print(result.get_counts())

四类异常的判别特征

可复用的排障检查清单

把上面的分层判断固化成清单，每次遇到异常按顺序勾选，避免跳层排查：

• 第 1 关 · 构造：线路对象能否成功创建？报错是否指向源码行？门名拼写、参数个数、寄存器索引是否与 API 签名一致？
• 第 2 关 · 编译：transpile 是否指定了目标后端？后端耦合图是否支持线路中的两比特门？是否需要 optimization_level 或 basis_gates 调整？
• 第 3 关 · 模拟：模拟器是否支持条件分支（if_test）？shots 与内存是否合理？是否误用了只支持无噪声的模拟器？
• 第 4 关 · 硬件：作业是否成功提交并回读？后端校准是否过期？结果分布是否与理论概率偏差过大（考虑噪声与读出误差）？
• 记录：每关记录“通过/失败 + 报错原文 + 定位行号”，形成可追溯的排障日志。