量子科技中心_量科网

量子计算机有望比经典计算机更快解决重大问题，或将在材料科学、化学等领域带来突破性进展。优化编译器是实现这一潜力的关键，因其能最大限度减少昂贵资源消耗并降低错误率。其中核心编译步骤是量子比特映射与路由（QMR）——该步骤需将电路量子比特映射至目标设备的物理量子比特，并在满足设备连接约束条件下规划指令执行顺序。 当前量子硬件架构呈现高度多样化且快速迭代的态势。针对不同量子比特硬件、连接约束和量子纠错方案，已有数百篇论文研究QMR问题。该研究团队提出了一种为任意量子架构自动生成QMR编译器的方法。尽管每个QMR问题各不相同，研究人员发现其核心存在统一结构——设备状态机——并据此建立抽象QMR问题模型。 该模型自然衍生出专用领域语言Marol，用于定义QMR问题。例如经典NISQ架构的映射路由问题仅需12行Marol代码即可描述。研究表明，通过Marol定义的QMR问题可采用参数化求解器高效解决，该求解器可适配任何Marol程序。通过对历史及最新QMR案例的系统评估（涵盖所有主流硬件平台的含噪及容错量子架构），验证了生成编译器在运行时间和解质量方面与手工编写专用编译器相当。 随着新型量子架构不断涌现，该工作提出的方法有望显著简化未来量子编译器的开发流程。