KVarN: Variance-Normalized KV-Cache Quantization Mitigates Error Accumulation in Reasoning Tasks 论文主要内容和创新点主要内容测试时缩放(Test-time scaling)技术显著提升了 LLM 的推理能力,但代价是解码长度不断增加,KV 缓存随之快速增长,导致内存成为性能瓶颈。KV 缓存量化通过将 K、V 矩阵的每个元素从 16 位压缩到 2–4 位来缓解内存压力,但现有方法主要在预填充(prefill)场景下评估,而在长序列自回归解码过程中,量化误差会逐步累积,严重影响推理质量。论文的核心发现是:KV 缓存量化中的异常误差主要由token 幅度错误(token magnitude errors)驱动,而非方向性误差。通过对 Qwen3-4B 等模型的分析,作者发现 K 矩阵中前 5% 的最大误差中超过 98% 来自 K 矩阵,且这些误差主要由不正确的 token 缩放引起。为解决这一问题,论文提出KVarN——一种免校准的 KV 缓存量化器。该方法首先在通道维度上对每个 token 应用 Hadamard 旋转,使异常值扩散到整个通道空间;随后对 K 和 V 矩阵的两个轴(token 维和通道维)进行双尺度方差归一化(dual-scaling variance normalization),最后执行舍入取整量化。实验证明,这种组合能有效修正 token 尺度异常误差,显著减少误差累积。KVarN 在多个生成式基准测试上取得了当时最优(SOTA)结果,包括MATH500、AIME24、HumanEval 和 IFEval,在 2 位精度下实现了接近无损的 KV 缓存压缩。作者已将 KVarN 集成