The field of quantum computing is at an exciting time where we are constructing novel hardware, evaluating algorithms, and finding out what works best. As qubit technology grows and matures, we need to be ready to design and program larger quantum computer systems. An important aspect of systems design is layered abstractions to reduce complexity and guide intuition. Classical computer systems have built up many abstractions over their history including the layers of the hardware stack and programming abstractions like loops. Researchers initially ported these abstractions with little modification when designing quantum computer systems and only in recent years have some of those abstractions been broken in the name of optimization and efficiency. We argue that new or quantum-tailored abstractions are needed to get the most benefit out of quantum computer systems. We keep the benefits gained through breaking old abstraction by finding abstractions aligned with quantum physics and the technology. This dissertation is supported by three examples of abstractions that could become a core part of how we design and program quantum computers: third-level logical state as scratch space, memory as a third spacial dimension for quantum data, and hierarchical program structure.


翻译:量子计算领域正处在一个令人兴奋的时刻,我们正在建设新型硬件,评估算法,并找出什么是最佳的。随着量子计算技术的成长和成熟,我们需要准备设计和编程更大的量子计算机系统。系统设计的一个重要方面是分层的抽象学,以减少复杂性和指导直觉。经典计算机系统在历史中积累了许多抽象学,包括硬件堆层和诸如环形等编程抽象学。研究人员在设计量子计算机系统时,最初将这些抽象学移植到没有多少修改的地方,直到近些年才以优化和效率的名义打破其中一些抽象学。我们争论说,需要新的或量子定制的抽象学才能从量子计算机系统获得最大的利益。我们通过找到与量子物理和技术相一致的抽象学,来保持通过破碎旧的抽象学获得的收益。这种分解有三种抽象学的例子支持,这些抽象学可以成为我们设计和编程量子计算机的一个核心部分:第三级逻辑状态,即抓取空间、记忆作为量子数据的第三个空间维度和等级程序结构。</s>

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
176+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
40+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
A Survey on Edge Intelligence
Arxiv
52+阅读 · 2020年3月26日
A Survey of Deep Learning for Scientific Discovery
Arxiv
29+阅读 · 2020年3月26日
Arxiv
35+阅读 · 2019年11月7日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
176+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
40+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员