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Stacking the odds: full-stack quantum system design space exploration
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AI
DOI：10.1140/epjqt/s40507-025-00413-7.png)
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摘要
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设计空间探索（DSE）在通过系统性地评估编译策略和硬件设置的不同配置来优化量子电路执行方面发挥着重要作用。本文对各种布局方法、量子比特路由技术以及优化级别的影响进行了全面调查，以及设备特定的属性，如不同变体和强度的噪声与缺陷、量子比特的拓扑结构、连接密度和后端规模。通过跨越这些维度，我们旨在理解编译选择与硬件特性之间的相互作用。推动我们探索的关键问题是：设备参数的优化选择、映射技术（包括初始布局策略和路由启发式方法）能否超越标准错误缓解方法来减轻设备引起的误差。我们的结果表明，仔细选择软件策略（例如映射和路由算法）以及定制硬件特性（如最小化噪声并利用拓扑结构和连接密度）显著提高了电路执行结果的保真度，从而提高了计算结果的预期正确性或成功概率。我们基于电路深度、门数量和预期保真度等关键指标提供了估计值。我们的结果强调了硬件-软件协同设计的重要性，特别是在量子系统扩展到更大规模以及朝着完全错误校正的量子系统发展的过程中：我们的研究基于计算上带噪声的模拟，但采用与其他算法相同的方法考虑了量子错误校正（QEC）的各种实现。电路保真度对噪声和连接性的敏感性表明，在将QEC集成到未来系统时，协同设计原则将同样关键。我们的探索为在现实量子计算场景中协同优化物理映射、量子比特路由和硬件配置提供了实际指导原则。
Keyword:
Design Space Exploration (DSE)
Hardware-software co-design
Quantum circuit compilation
NISQ devices
期刊
IF:
5.6
论文数:
533
被引数:
1.1K
机构
引用论文
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