将量子软件工具集成到MLIR中

编译器将代码转化为行动。它们将高级程序转换为可执行的硬件指令——这是实现可靠且可扩展量子计算的关键步骤。然而,量子编译技术仍处于起步阶段,许多现有解决方案是临时性的,往往独立开发且从零开始。由此导致的互操作性缺失造成了巨大的潜力浪费,量子软件工具彼此孤立,无法无缝集成形成统一工具链。多级中间表示(MLIR)在经典计算领域已成功解决了类似挑战。该框架由LLVM项目开发,长期支撑着强大的软件堆栈,实现了跨异构软硬件组件的编译,在高性能计算环境中尤为重要。但MLIR陡峭的学习曲线构成了显著入门障碍,尤其在量子计算领域——由于专业软件工程师的短缺,当前软件堆栈大多由实验物理学家出于需求而构建。本文为量子软件工程师提供了一份实用指南,帮助其跨越这一学习鸿沟。通过将Xanadu公司的PennyLane框架与慕尼黑量子工具包(MQT)连接的具体案例,该团队梳理了可操作的集成步骤,总结了最佳实践,并分享了实际开发中获得的宝贵经验。该工作旨在帮助量子工具开发者应对MLIR的复杂性,推动其成为快速发展的量子软件生态系统的统一桥梁,最终促进开发更具模块化、互操作性和集成化的量子软件堆栈。
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提交arXiv: 2026-01-05 12:38

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