Qubit Mapping is a pivotal stage in quantum compilation flow. Its goal is to convert logical circuits into physical circuits so that a quantum algorithm can be executed on real-world non-fully connected quantum devices. Qubit Mapping techniques nowadays still lack the key to quantum advantage, scalability. Several studies have proved that at least thousands of logical qubits are required to achieve quantum computational advantage. However, to our best knowledge, there is no previous research with the ability to solve the qubit mapping problem with the necessary number of qubits for quantum advantage in a reasonable time. In this work, we provide the first qubit mapping framework with the scalability to achieve quantum advantage while accomplishing a fairly good performance. The framework also boasts its flexibility for quantum circuits of different characteristics. Experimental results show that the proposed mapping method outperforms the state-of-the-art methods on quantum circuit benchmarks by improving over 5% of the cost complexity in one-tenth of the program running time. Moreover, we demonstrate the scalability of our method by accomplishing mapping of an 11,969-qubit Quantum Fourier Transform within five hours.


翻译:Qubit 映射是量子汇编流的关键阶段。 它的目标是将逻辑电路转换成物理电路, 以便在现实世界中执行量子算法。 Qubit 映射技术目前仍然缺乏量子优势和可缩放性的关键。 一些研究已经证明, 实现量子计算优势至少需要数千种逻辑Qubit 。 然而, 据我们所知, 此前没有一项研究有能力在合理时间内用量子优势所需的数量位数解决qubit 映射问题。 在这项工作中, 我们提供了第一个qubit 映射框架, 它具有在完成相当良好的性能的同时实现量子优势的可缩放性。 框架还具有不同特性量子电路的灵活性。 实验结果表明, 拟议的映射方法通过在程序运行的十分之一时间里改进成本复杂性的5%以上。 此外, 我们通过在5小时之内完成11, 969 Qqubit Q4 Qum 4 变形, 显示我们方法的可伸缩性。

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