188金宝慱体育版 在量子程序的量子比特映射上取得重要進展

發布時間:2020-07-30瀏覽次數:1350

bet188app 下一代移動計算與數據創新實驗室(LINKE)張昱副教授帶領2016級本科生鄧皓巍和李權熹,開展線路級量子程序的量子比特映射研究,提出了適用於嘈雜中型量子(Noisy Intermediate-Scale Quantum, NISQ)時代不同體係量子計算機、考慮量子門執行時間差異的量子比特映射方法CODAR,以最小化程序運行時間。與先進的SABRE方法[ASPLOS 2019]相比,CODAR在保持程序抗噪能力的同時對量子程序平均有1.22的加速比;在本源量子含噪虛擬機上的測試結果表明,在dephasing噪聲模型下使用CODAR產生的量子線路相比SABRE產生的在計算保真度(抗噪能力)上有顯著優勢。

該成果以“CODAR : A Contextual Duration-Aware Qubit Mapping for Various NISQ Devices”為題被2020年7月20-24日線上舉辦的第57屆國際係統設計自動化旗艦會議DAC(Design Automation Conference)接受並發表。DAC會議是以電子設計自動化(EDA)和嵌入式係統及軟件(ESS)為主題的國際公認的最頂尖學術會議,是中國計算機學會推薦的A類會議。

研究者聚焦於為NISQ時代不同體係量子計算機解決量子比特映射問題。通過收集主流的超導、離子阱、中性原子三種物理體係的量子計算運行時參數,提出並定義了量子抽象機maQAM;引入cycle作為刻畫量子門執行時間的基本單位,提出了以最大化並行執行、最小化程序運行時間為目標的啟發式量子比特重映射方法CODAR。在對線路級量子程序進行量子比特重映射時,在滿足量子體係約束下挖掘運行時間更短的調度,研究者提出量子比特鎖對易性檢測機製來增強CODAR對量子程序上下文以及門持續時間差異的感知能力,提升調度效率。研究者用71個量子程序分別在IBM Q16 Melbourne、Enfield 6 X6、IBM Q20 Tokyo、Google Q54 Sycamore四種量子體係結構上進行了評估,CODAR產生的量子線路的加權深度分別是SABRE的1.212、1.241、1.214和1.258倍。研究者在本源量子含噪虛擬機上的測試結果表明CODAR在dephasing噪聲模型下有較高的計算保真度。


 

DAC 2020審稿人指出該工作最突出的優點是概念的新穎性和性能改進(“novelity of the concept and performance improvement”)。該工作的部分內容曾於2020年1月在國際首屆麵向量子計算的程序語言研討會報告,得到美、英、巴西等量子編譯團隊和公司的關注。

該工作得到了國家基金委、安徽省的資助。在量子體係調研與含噪量子虛擬機評測方麵,分別得到中國科學院武漢物理與數學研究所、本源量子的支持。


論文預印本鏈接:https://arxiv.org/abs/2002.10915

CODAR源碼鏈接:https://github.com/S4Plus/Q-CODAR


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