We show how to translate a subset of RISC-V machine code compiled from a subset of C to quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) models that may be solved by a quantum annealing machine: given a bound $n$, there is input $I$ to a program $P$ such that $P$ runs into a given program state $E$ executing no more than $n$ machine instructions if and only if the QUBO model of $P$ for $n$ evaluates to 0 on $I$. Thus, with more qubits on the machine than variables in the QUBO model, quantum annealing the model reaches 0 (ground) energy in constant time with high probability on some input $I$ that is part of the ground state if and only if $P$ runs into $E$ on $I$ executing no more than $n$ instructions. Translation takes $\mathcal{O}(n^2)$ time effectively turning a quantum annealer into a polynomial-time symbolic execution engine and bounded model checker, eliminating their path and state explosion problems. Here, we take advantage of the fact that any machine instruction may only increase the size of the program state by a constant amount of bits. Translation time comes down from $\mathcal{O}(n^2)$ to $\mathcal{O}(n\cdot|P|)$ if memory consumption of $P$ is bounded by a constant, establishing a linear (quadratic) upper bound on quantum space, in number of qubits on a quantum annealer, in terms of algorithmic time (space) in classical computing. The construction provides a non-relativizing argument for $NP\subseteq BQP$, without violating the optimality of Grover's algorithm, also on gate-model quantum machines, and motivates a temporal and spatial metric of quantum advantage. Our prototypical open-source toolchain translates machine code that runs on real RISC-V hardware to models that can be solved by real quantum annealing hardware, as shown in our experiments.


翻译:我们展示如何将从C子集中编译的RIRC-V机器代码子集从C 子集中翻译成可不受限制的二进制优化(QUBO) 模型,这些模型可能通过量子反射机器解决:如果有一定的美元,那么某个程序需要投入美元美元,因此美元运行到一个特定的程序状态中,执行不超过美元(美元)的机器指令时,如果QUBO 模型(美元)的美元(美元)是用美元对美元对美元进行评估,则用美元对美元对美元。因此,机器上比QUBO 模型的变量多出更多的QQQPBetriet, 将模型的节流到0(地面),一些输入美元,只有美元对美元执行不超过美元指令的美元, 才能在实际的量子分子反比值中将O 时间变换成量的量值。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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