硬件感知的量子线路映射方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，量子计算已成为一个非常活跃的研究领域。但nisq设备与量子计算算法的硬件要求（例如尺寸和可靠性）之间存在着差距。为了弥合差距，质量控制需要抽象层和工具链来翻译和优化量子程序。量子程序应用到目标设备时，必须转换原始的量子程序以适应硬件限制，这种使量子程序适应给定硬件连接的问题称为量子位映射问题。

量子计算机现在处于 nisq 时代。 nisq 硬件中量子电路的设计和执行之间存在差距。 在本文中，我们提出了一种用于量子比特映射问题的 ha 启发式算法，它使量子电路适应量子硬件，对于实现50-100量子位的中型量子计算机，并将其应用于探索许多现有经典计算机无法进行但更具开拓性的研究领域有所贡献。

2. 研究内容和问题

本课题主要研究一种硬件感知（HA）映射转换算法，与其他映射方法比较，该算法考虑了硬件拓扑和校准数据，旨在提高电路的整体保真度。

启发式成本函数 H 被引入以估计迭代算法的给定步骤中每个可能的（即可执行的）交换对的成本。 其目标是根据考虑的距离量化可能的交换对的质量，并选择最佳的交换对。

3. 设计方案和技术路线

研究初期，主要运用文献研究法。搜集、鉴别、整理文献，特别是近五年国内外有关硬件感知的量子位映射方法研究，例如：nisq-era 量子器件的量子比特映射问题、nisq 计算机量子比特映射问题的动态前瞻启发式等。对硬件感知的量子位映射方法现有的发展境况进行了系统的了解。

为使量子线路变换成符合物理约束的低级量子线路，使用启发式来修改量子电路，从第一个量子门开始，通过使每个门一个接一个地硬件兼容来顺序地转换电路。将量子比特映射问题分解。首先，通过模拟退火算法得到初始映射，然后，确定映射转换算法，本文使用ha算法，以识别要插入到量子电路中的量子门，使得其符合目标量子硬件拓扑。

4. 研究的条件和基础

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