量子资源管理在NISQ时代的挑战、愿景与运行时框架

量子计算机代表了一种根本性的技术革新,它利用量子力学原理来处理信息,能够解决超越经典系统能力的极端复杂问题。然而,在当前“NISQ(含噪声中等规模量子)时代”下,现有硬件存在诸多限制,如量子比特数量有限、错误率高、相干时间短等。在量子算法设计与部署过程中,对量子资源(包括物理资源如量子比特、错误率、连接性,以及逻辑资源如量子门、算法、纠错机制)的高效管理显得尤为重要。该工作深入分析了资源在当前NISQ设备各类应用场景中的作用,明确了其对面向量子计算机应用的软件工程领域的意义与影响。研究人员提出了一种“运行时感知”的量子软件开发愿景,并指出了实现该愿景的关键挑战,包括现有平台内省能力不足和时序约束等问题。作为概念验证,该团队开发了Qonscious原型框架——该框架能够基于动态资源评估实现量子程序的条件执行。通过这一贡献,该研究旨在强化“量子资源估算(QRE)”领域的发展,推动构建具备可扩展性、可靠性且资源感知能力的量子软件。

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