为动态现场可编程中性原子阵列处理器编译量子电路

为动态现场可编程中性原子阵列处理器编译量子电路

时间戳记：14年2024月6日上午12:XNUMX

丹尼尔·博辰·谭1, 多列夫·布吕斯坦2, 米哈伊尔·D·卢金2及 杰森聪1

1加州大学计算机科学系，洛杉矶，CA 90095
2哈佛大学物理系，剑桥，MA 02138

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抽象

动态现场可编程量子位阵列（DPQA）最近已成为量子信息处理的一个有前景的平台。在 DPQA 中，原子量子位被选择性地加载到光陷阱阵列中，这些光陷阱阵列可以在计算过程中重新配置。利用量子位传输和并行纠缠量子操作，不同的量子位对，即使是最初相距较远的量子位，也可以在量子程序执行的不同阶段进行纠缠。这种可重构性和非局部连接给编译带来了新的挑战，特别是在放置和路由量子位以及安排门的布局综合步骤中。在本文中，我们考虑了一种包含多个阵列并支持二维阵列移动的 DPQA 架构，代表了尖端的实验平台。在该架构中，我们将状态空间离散化并将布局综合公式化为可满足性模理论问题，该问题可以通过现有求解器在电路深度方面进行最佳解决。对于由具有复杂连接性的随机图生成的一组基准电路，与固定平面架构上的最佳编译结果相比，我们的编译器 OLSQ-DPQA 将小问题实例上的两个量子位纠缠门的数量减少了 2 倍。为了进一步提高该方法的可扩展性和实用性，我们引入了一种受经典集成电路布线中迭代剥离方法启发的贪婪启发式方法。使用结合了贪婪方法和最优方法的混合方法，我们证明了与网格固定架构相比，我们基于 DPQA 的编译电路具有减少的扩展开销，从而使 1.7 量子位量子电路的两个量子位门减少了 5.1 倍。这些方法使得可编程、复杂的量子电路与中性原子量子计算机成为可能，并为未来的编译器和未来的硬件选择提供信息。

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特色图片：将量子电路编译为可重构的中性原子阵列。量子位在里德伯双量子位门的级之间移动。

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热门摘要

由于量子位数量大、运算保真度高和相干性长，中性原子阵列作为量子计算平台越来越受欢迎。这些阵列的一个独特功能是能够通过物理移动量子位来改变量子位之间的耦合。为了将量子电路运行到这种可重新配置的架构中，我们的编译器将量子位放置到特定位置，并通过各个操作阶段路由它们的移动。在本文中，我们系统地介绍了此类编译中的设计空间和约束。我们还提供了一个开源编译器，它不仅可以解决这些挑战，还可以生成量子位如何移动的动画。

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以上引用来自 SAO / NASA广告 （最近成功更新为2024-03-14 11:03:26）。 该列表可能不完整，因为并非所有发布者都提供合适且完整的引用数据。

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