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A Framework for Dynamic Quantum Circuit Execution: Balancing Effectiveness and Efficiency
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AI
DOI：10.1109/TCAD.2025.3626447.png)
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摘要
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近年来，量子计算已展现出显著进展。在超导量子芯片上，物理量子比特通过有限的耦合拓扑结构相互连接。由于双量子比特门只能在相邻量子比特之间操作，量子电路必须经过变换以满足这些连接约束——这一过程称为量子比特映射和路由。动态量子电路代表了量子计算中的一个关键范式，其特点是在电路中测量和基于测量结果的条件控制流（受控子电路）。当受控子电路仅在测量结果可用后才确定（在线获取）时，会引发独特挑战。因此，动态量子电路的映射和路由呈现出复杂挑战，包括管理受控子电路的条件执行、适应其在线/离线获取以及解决电路段之间的映射错位。在本工作中，我们提出了一种用于变换和执行动态量子电路的综合框架。在该框架中，我们提出了一种映射和路由算法 Sword，可有效减少量子电路的量子处理时间，该算法应用了占用和门区域密度的 SWAP(s)。对于在线场景，我们引入了一种快速变体 Sword-fast，在性能下降可忽略的情况下显著提高了变换效率。实验评估表明，与基线方法相比，我们的框架在离线场景下实现了平均37.1%的端到端墙钟时间减少。在在线场景下，我们的框架实现了平均59.2%的端到端墙钟时间减少，展示了平均2.6倍的速度提升和30.0%的量子处理时间减少。通过将框架中的量子比特映射和路由算法替换为快速变体 Sword-fast，我们实现了与标准版本相比平均9.6倍的速度提升。
Keyword:
Dynamic quantum circuit
mapping and routing
quantum computing
期刊
I
IF:
2.9
论文数:
671
被引数:
9.6K
机构
引用论文
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