Q-DICE: 量子分布式互连编译器与仿真器
由于分布式量子计算(DQC)为可扩展量子计算提供了领先路径,在现实条件下对分布式算法进行基准测试的能力对于系统协同设计变得至关重要。然而,由于无法访问物理系统,研究人员缺乏评估分发协议的工具。该研究团队引入了Q-DICE(量子分布式互连编译器与模拟器),这是一个硬件感知的仿真环境,用于在经典模拟器和NISQ时代单体硬件上对分布式量子电路进行基准测试。该工作提供了三项核心贡献:(1) 一种构建分布式QPU后端的编程方案,利用两种新技术——QPU切分与拼接——来促进分布式电路映射;(2) 一种利用物理驱动Kraus算子和随机误差通道对非局域链路噪声进行建模的方法论;以及(3) 一种边界感知电路映射算法,在编译过程中强制执行分布式QPU拓扑约束。这些组件共同构成一个分布式感知编译器和噪声建模引擎,在现有执行环境中忠实地强制执行分布式量子硬件的物理限制。该团队针对大量实验验证的量子电路对Q-DICE进行了验证,包括在光学链接离子阱硬件上运行分布式Grover搜索,模拟与实验结果之间的最差保真度偏差为4%。这些发现证明了Q-DICE能够跨平台准确再现真实分布式量子系统行为,从而简化分布式量子算法与架构的实验研究。

