在量子计算实践中，抽象电路往往无法直接在 NISQ 设备上执行，需要通过 transpilation 将其转换为硬件兼容的指令集架构（ISA）电路。Qiskit transpiler 正是为此设计的模块化工具链，通过 PassManager 协调多个优化阶段，实现布局映射、门优化和调度，最终减少电路深度和噪声影响。根据 Qiskit 文档，其默认流程包括六个阶段：初始化（展开自定义门）、布局（虚拟到物理比特映射）、路由（注入 SWAP 门适配拓扑）、翻译（转换为 basis gates）、优化（硬件感知门合并）和调度（插入 Delay 实现时序）。
这些阶段并非线性执行，而是通过 StagedPassManager 迭代优化。核心入口是 generate_preset_pass_manager 函数，支持 optimization_level=0~3 参数：level 0 仅基本兼容，level 1 轻度优化，level 2 平衡，level 3 激进减少门数（尤其双比特门）。例如，对于线性耦合图的 GHZ 态电路，level 3 可将深度从 15 降至 9，显著降低错误积累。
实际落地时，先获取后端 Target（如 IBM Quantum 的 backend.target），然后构建 PassManager：
from qiskit.transpiler.preset_passmanagers import generate_preset_pass_manager
from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService
service = QiskitRuntimeService()
backend = service.least_busy(operational=True, simulator=False)
pm = generate_preset_pass_manager(backend=backend, optimization_level=3)
transpiled_circ = pm.run(original_circ)
此配置自动处理 coupling_map（如重六角拓扑）和 basis_gates（如 cz, sx, rz）。自定义时，可扩展 scheduling 阶段：使用 ALAPScheduleAnalysis + PadDelay（as-late-as-possible 策略，最大化比特基态时间）；或 PadDynamicalDecoupling 插入动态解耦序列（如 [XGate(), XGate()]），缓解 T1/T2 退相干。参数建议：duration=128, sigma=16 的 Gaussian 脉冲模拟（虽 pulse 已弃用，但 fractional gates 继承类似控制）。
对于路由优化，StochasticSwap 或 LookaheadSwap pass 可最小化 SWAP 注入；优化阶段用 Optimize1qGatesDecomposition 合并单比特门序列，减少 ~20% 深度。布局用 LegacyLayout 或 NoiseAdaptiveLayout，优先低噪比特对（EPLG < 0.001）。监控指标：电路深度（qc.depth() < 50）、CNOT 计数（< n_qubits * 10）、预计保真度（F > 0.9 via stabilizer）。
在混合执行管道中，transpilation 与 primitives 集成：SamplerV2/EstimatorV2 自动 ISA 转换，支持 PEC（Probabilistic Error Cancellation）缓解读出/门错误。“Qiskit transpiler 通过 DAGCircuit IR 表示电路，实现 passes 迭代。” 例如 VQE 流程：ansatz = EfficientSU2(num_qubits) → pm.run(ansatz) → estimator.run([(ansatz_isa, hamiltonian)])，precision=1e-3。
风险阈值：level 3 编译时间 >10s/电路，回滚至 level 1；拓扑不匹配时，depth >100 触发重布局。清单：
| 参数 |
推荐值 |
作用 |
| optimization_level |
2-3 |
门数/深度最小化 |
| scheduling_method |
'alap' |
最小闲置时间 |
| layout_method |
'sabre' |
噪声自适应 |
| routing_method |
'lookahead' |
少 SWAP |
回滚策略：若 F < 0.8，fallback simulator（如 StatevectorSampler）验证；生产中，A/B 测试 transpiled vs original。
来源：Qiskit GitHub (https://github.com/Qiskit/qiskit)，IBM Quantum Docs (https://quantum.ibm.com/docs/api/qiskit/transpiler)。
（正文约 950 字）