IBM于2026年8月24日宣布推出Qiskit Fermions，这是一个面向量子计算中费米子系统模拟研究人员的开源工具包。该软件包支持表示费米子算符和费米子电路，构建费米子系统与量子比特之间的转换操作，然后将整个工作流纳入Qiskit编译器。
许多量子化学和材料物理问题都涉及相互作用的费米子粒子，而量子计算机则使用量子比特执行电路。IBM认为，过早将问题转换为量子比特表示，可能会丢失问题的部分物理结构。因此，Qiskit Fermions会在编译过程的若干阶段保留费米子表示，直到流程后期才将其综合转换为量子比特。
延迟转换与可定制设计
该软件包引入了“费米子电路”概念。这是一种类似量子电路的表示方式，但其作用对象是费米子模式，而不是量子比特。研究人员可以选择用于确定量子比特转换方式的编码组件，也可以选择时间演化的近似方法，或编写自己的组件。
这一方法基于Qiskit在2.5版中推出的多表示编译框架：工作流从费米子算符和费米子电路开始，在编译过程中途将其综合转换为量子比特，然后使用传统量子电路完成后续流程。IBM表示，较长时间保留费米子对称性信息，可能实现一些在问题完全约化到量子比特层级后无法实现的优化。
恒定深度示例
IBM以一维Fermi-Hubbard模型为例说明这一理念。在该示例中，跃迁项在转换为量子比特之前会被组合成“流群”。增加一个辅助量子比特后，可以将一整组粒子跃迁项转换为单量子比特操作，而不必通过多个纠缠门来执行。
根据公告中的测量结果，当模型规模从4个位置增加到100个位置时，双量子比特门的深度仍保持在12不变。相比之下，采用基于Jordan-Wigner变换和朴素时间切片的传统方法，在100个位置时深度达到407。IBM说明，该示例需要定制编码；与此同时，该软件包还提供了基于Jordan-Wigner的预置通行管理器，以简化常见用途。
其在Qiskit生态系统中的位置
Qiskit Fermions与ffsim集成。ffsim是一款高性能模拟器，当电路保持粒子数不变时，可以更高效地在费米子层面执行某些电路。生成的电路还可以与SQD扩展结合使用；SQD处理从量子硬件获取的样本，以估计特征值，例如分子的基态能量。
目前，该软件包包含用于费米子电路和综合功能的Python接口，而IBM计划在未来版本中支持C语言。该公司还表示，计划进一步将该工具与化学和材料科学软件连接起来，并随着Qiskit对自定义门和电路类型支持的发展，将电路库迁移到Rust，再迁移到C。
为什么这一公告很重要？
实际变化并不只是新增了一个模拟器，而是提供了一个软件层，将费米子问题的描述与其在量子比特上的执行方式分离开来。这可能为研究人员测试新的编码和算法提供更大的空间，而无需手动重新构建电路。不过，所展示的恒定深度结果仅适用于Fermi-Hubbard示例和基于流群的编码，并不能自动证明所有化学或材料问题都能取得类似改进。此外，部分功能仍仅限于Python，因此与现有科学软件的集成范围取决于计划中的C接口的发展。
该软件包现已作为开源项目提供，同时还包括针对一维和二维Fermi-Hubbard模型的文档与示例、GitHub代码仓库，以及与流群编码相关的研究论文。