UNIQ:基于统一非线性整数规划的高效分布式量子计算通信

分布式量子计算(DQC)被普遍视为突破量子硬件限制的重要途径。该领域的关键挑战在于降低远程CNOT门带来的通信开销——这类操作比本地门操作速度更慢且资源消耗更大。现有DQC方案将三个核心要素(量子比特分配、纠缠态管理和网络调度)视为独立阶段进行分别优化,但该研究团队发现这些要素具有内在关联性,采用统一优化策略能更高效获得全局最优解。为此,研究人员提出UNIQ框架,通过非线性整数规划模型将三要素整合优化,其创新性体现在:利用空闲通信量子比特最大化并行制备EPR纠缠对以缩短电路运行时间,同时最小化远程门通信开销。针对这个NP难问题,该工作采用双重策略:基于贪心算法高效映射逻辑量子比特至不同量子处理器(QPU),以及分时隙并行构建EPR对的即时(JIT)方法。大量仿真实验表明,该方案能普适应用于不同量子电路和QPU拓扑结构,相较现有方法可显著降低通信开销并缩短运行时间。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-29 09:07

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