QuMod:基于电路切割的模块化量子处理单元并行作业调度系统
量子计算领域正日益将量子处理器定位为经典高性能计算(HPC)工作流中的加速器,其作用类似于GPU和TPU。然而,许多实际应用需要通过纠错技术将物理量子比特扩展至数百或数千个规模才能实现逻辑量子比特。为实现这一目标,采用不同技术路线(如囚禁离子、光子学、中性原子和超导电路)的硬件厂商正从单一整体式量子处理器(QPU)转向通过互连技术连接的模块化架构。例如,IonQ公司提出了基于光子链路的扩展方案,而IBM则通过经典互连两个127量子比特设备展示了模块化QPU架构。该团队利用动态电路、基于贝尔对的量子态传输及电路切割技术,成功演示了如何在单个QPU无法容纳的情况下执行大型量子电路。随着量子计算关注度提升,云服务提供商必须确保多用户共享此类模块化系统时的公平高效资源分配。QPU之间的经典互连带来了新的调度挑战,尤其是在多个任务并行执行时。本研究开发了一种面向模块化量子系统的多程序调度器,可同步考虑量子比特映射、并行电路执行、子电路间的测量同步,以及基于动态电路的QPU间量子态传输操作。

