With the birth of Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) devices and the verification of "quantum supremacy" in random number sampling and boson sampling, more and more fields hope to use quantum computers to solve specific problems, such as aerodynamic design, route allocation, financial option prediction, quantum chemical simulation to find new materials, and the challenge of quantum cryptography to automotive industry security. However, these fields still need to constantly explore quantum algorithms that adapt to the current NISQ machine, so a quantum programming framework that can face multi-scenarios and application needs is required. Therefore, this paper proposes QPanda, an application scenario-oriented quantum programming framework with high-performance simulation. Such as designing quantum chemical simulation algorithms based on it to explore new materials, building a quantum machine learning framework to serve finance, etc. This framework implements high-performance simulation of quantum circuits, a configuration of the fusion processing backend of quantum computers and supercomputers, and compilation and optimization methods of quantum programs for NISQ machines. Finally, the experiment shows that quantum jobs can be executed with high fidelity on the quantum processor using quantum circuit compile and optimized interface and have better simulation performance.


翻译:然而,随着诺西中间比例量子装置的诞生和随机数字抽样和boson抽样中“量子至上”的核查,越来越多的领域希望利用量子计算机解决具体问题,如空气动力设计、路线分配、财务选择预测、为寻找新材料而进行量子化学模拟、量子加密对汽车工业安全的挑战等。然而,这些领域仍然需要不断探索适应当前新Q机器的量子算法,因此需要一个能够面对多角度和应用程序需要的量子编程框架。因此,本文件提议了QPanda,即一个以高性能模拟为目的的应用假想情景量子编程框架。例如,根据量子化学模拟算法设计量子模拟算法,以探索新材料,建立量子机器学习框架为融资服务等。这个框架对量子电路进行高性能模拟,配置量子计算机和超级计算机的集成后处理,并为新QISQ机器汇编和优化量子程序方法。最后,实验显示,量子工作可以用高性能的量子界面和合成进行更好的量子模拟。

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