台湾大学电机工程学系团队开发出适用于大型量子电路的量子比特调度算法
量子计算科技已被证明具有超越传统科技的卓越潜能,例如2048量子比特的Peter Shor质因数算法可破解RSA-1024加密系统;1530量子比特的离散对数算法可破解比特币加密。尽管IBM Quantum已打造出最新的1386量子比特超导处理器Flamingo,然而此量子处理器仅具有量子比特的局域连接性,因而无法直接实践前述的大型量子电路算法。

实践量子算法于实体量子处理器需仰赖关键量子比特调度路由技术(Qubit Mapping),藉由调度SWAP量子闸使所有实体量子比特得以对接。然而现行的Qubit Mapping方法存在3大瓶颈:一、现有方法仅适用于数十或数百量子比特等小型量子处理器;二、找寻最佳量子比特对接调度耗时甚巨,已牺牲量子卓越性;三、效能差的SWAP量子闸调度导致实际量子电路过深,进而引入更多的量子杂讯,使执行算法时产生失真。
此研究成果的主要学术贡献为首次提出适用于大型量子处理器知量子比特调度路由方法,藉由动态方式找取最佳路径与调度,使所有实体量子比特皆能快速对接,以实践前述的大型量子卓越性算法中的核心算法─“量子傅立叶转换”。
数值模拟实验显示此研究成果效能超越包括IBM Quantum等现今国际量子团队方法,mapping cost 降低将近20%。并于全球首次能快速执行规模大至11969量子比特的量子算法。理论证明此方法运行时间复杂度仅稍高于平方多项式,因而具有可扩展性,得以应用于未来各式规模与几何型态的量子实体装置,具体实践大型量子卓越性算法。
