QuPort:面向模块化多QPU量子系统的拓扑、端口与拥塞感知编译

模块化量子处理器需要编译器同时权衡两种资源:本地设备连接性与跨QPU(量子处理单元)通信。在单一耦合图上可接受的映射方案,若在模块化机器上产生过多跨QPU流量、将流量集中于少数互连链路,或为通信端口较少的QPU分配过多边界量子比特,则可能不再适用。本文提出QuPort——一个基于Python和Qiskit的编译框架,通过显式三层模型研究该场景:加权逻辑交互图、有向物理耦合图,以及无向QPU级互连图。其核心划分方法TPCCAP优化了由加权切割距离、通信端口溢出和路由链路负载拥塞构成的实现目标。该框架还包含重边聚类、平衡贪心划分、模拟退火细化、通信端口感知布局、远程双量子比特操作提取、每QPU电路本地化路由,以及拓扑感知调度估算。该模型属于编译器层级的抽象,不声称具备校准后的硬件运行时或物理远程门协议实现。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-12 17:12

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