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李晖1,李兴杰1,王杰鹏1,刘述娟1,陈禹彤2
收稿日期:2025-03-03
修回日期:2025-05-03
发布日期:2025-05-13
出版日期:2025-05-13
通讯作者:
李兴杰
基金资助:
Received:2025-03-03
Revised:2025-05-03
Online:2025-05-13
Published:2025-05-13
摘要: 摘 要: 随着含噪中等规模量子(Noise Immediate-Scale Quantum, NISQ)时代的到来,量子计算机的硬件限制(如量子比特数量和噪声),给量子电路调度带来了显著挑战。为提高量子算法的实用性,迫切需要优化量子门执行顺序,减少SWAP门插入,从而降低电路深度和运行时间。研究分析了两种量子电路调度优化策略的应用,首次是基于SWAP冲突的深度最优贪心算法和量子锁并行时间的二次电路分层策略(SWAP-Conflict-Based Deep-Optimal Greedy Algorithm and Quantum-Locked Parallel-Time Hierarchical Strategy for Secondary- Circuits, SDGA-QPHSS),其次为和整体层联合优化SWAP策略(Integral Layer Joint Optimization SWAP Strategy, ILJOSS)的应用。SDGA-QPHSS算法根据SWAP冲突灵活调整量子门的层次结构,针对每一层中的量子门依赖关系和硬件限制,利用量子锁并行来动态选择需要推迟执行的量子门,优化了电路深度和SWAP门的使用;而ILJOSS算法采用跨层优化策略,结合启发式算法和代价函数寻找全局近似最优解,有效优化了量子门冲突和执行顺序。实验结果表明,与传统算法2QAN相比,SDGA-QPHSS算法和ILJOSS算法在硬件映射和复杂的CNOT门约束条件下,减少了86.47%和89.18%的额外门数量,且运行时间分别减少了55.91%和66.18%,有效提升了量子计算效率。
中图分类号:
李晖 李兴杰 王杰鹏 刘述娟 陈禹彤. SWAP冲突动态优化算法在量子电路调度中的应用[J]. 计算机应用, DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2025020203.
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