量子科技中心_量科网

量子计算平台的发展正面临一个关键节点——将大量量子比特集成到单一核心时会遇到保真度下降、串扰效应以及密集经典电子器件的高能耗等问题。为此，研究人员提出采用分布式核心架构作为替代方案，每个核心部署逻辑数据量子比特和逻辑辅助比特，并通过经典与量子通信通道相互连接。但要构建这种逻辑量子比特系统仍需额外优化，包括：最小化核心间双量子比特门操作的状态传输量，优化魔法态工厂提纯的魔法态路由路径等。 该工作系统研究了此类架构的经典与量子资源消耗特征。研究团队首先将量子门集合限定为CNOT、H、T、S及泡利门构成的通用门集，随后开发出包含以下关键环节的框架：1）通过Qiskit将任意量子电路转译为指定门集；2）采用KaHIP图分割器实现量子比特的均衡分区；3）将二维网格量子核心的映射问题转化为带固定分配的二次分配问题（QAPFA），以同时优化核心间剩余双量子比特门的路由效率及魔法态从工厂到目标核心的传输距离；4）通过时序感知算法调度门操作。最终框架可输出详细统计数据，包括经典通信次数、消耗的EPR纠缠对与魔法态数量，以及核心间状态转移前后处理的时间开销。这些成果为量化分布式逻辑量子计算架构的资源需求提供了重要依据。