Akademik tədqiqatlar, aydın dil

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 sentyabr 2026, bazar
VERİANLAMüstəqil elmi yayımçılıq
Menyunu açın və ya bağlayın
...
Home / Tətbiqi Elmlər / Kompüter Elmləri / Kvant kompilyatorlarının səmərəliliyini mutasiya əsaslı testlərlə ölçmək
Kompüter Elmləri

Kvant kompilyatorlarının səmərəliliyini mutasiya əsaslı testlərlə ölçmək

Bu tədqiqat kvant kompilyatorlarının başlanğıc kubit xəritələmə və dövrə yönləndirmə mərhələlərində optimum həllə nə qədər yaxınlaşdığını ölçmək üçün mutasiya əlaqələrinə əsaslanan qiymətləndirmə çərçivəsi hazırlamışdır.

02/08/2026  Veri Anla 23 baxış
Kvant kompilyatorlarının səmərəliliyini mutasiya əsaslı testlərlə ölçmək

Bu tədqiqat, kvant kompilyatorlarının başlanğıc kubit xəritələmə və dövrə yönləndirmə aşamalarında optimal çözüme ne kadar yaklaştığını ölçmek üçün mutasiya əlaqələrine dayanan bir değerlendirme çərçivəsi geliştirmiştir. Tədqiqatçılar, OpenQASM kurallarına uygun iki tür müqayisə dövrəsi üretmiştir. İlk tür, hedef kuantum çipinin keçid qrafıne baştan uyumlu dövrələrden oluşmaktadır. Bu dövrələrde iyi bir başlanğıc xəritələməsinin ek SWAP qapısı gerektirmemesi beklenmektedir. İkinci türde ise kesin SAT əsaslı üsulle optimal yönləndirməsi hesaplanabilən küçük dövrə parçaları, daha büyük və fiziksel topologiyaye uyumlu dövrələrin üçüne yerleştirilmiştir.

Sydney, Tokyo və Aspen-4 süperilətken kuantum işlemcilərinin keçid topologiyaları üçün toplam 63.000 müqayisə dövrəsi üretilmiştir. SABRE, QMAP və FiDLS alqoritmlərı bu dövrələr üzərində değerlendirilmiştir. Başlangıç xəritələməsinde altqraf izomorfizmi kullanan FiDLS, genel olarak en az ek SWAP qapısı üreten üsul olmuştur. Kesin SAT əsaslı yönləndirmə sonucuyla karşılaştırıldığında ise üç evristik üsul arasında en küçük farkı çoğunlukla SABRE göstərmişdir.

Kesin üsule göre eklenen SWAP qapıları Sydney, Tokyo və Aspen-4 topologiyalarınde SABRE üçün sırasıyla %76,14, %155 və %54,83; QMAP üçün %270,79, %822,41 və %273,82; FiDLS üçün %149,94, %128,75 və %152,74 daha fazladır. Bu nəticələr, başlanğıc xəritələmə başarısı ilə sonraki yönləndirmə başarısının aynı alqoritmda zorunlu olarak birlikte en iyi düzeyde olmadığını göstərir. FiDLS başlanğıc xəritələməsinde öne çıkarken SABRE, yönləndirmə aşamasında optimal istinada daha yakın nəticə vərmiştir.

Bulgular real kuantum işlemcilər üzərində yapılan fiziksel yürütme deneylerine dayanmamaktadır. Sydney, Tokyo və Aspen-4’ün keçid grafikleri kompilyasiya hedefi olarak istifadə edilmiş; testler Intel Xeon tabanlı klasik bir bilgisayarda realleştirilmiştir. Tədqiqat ayrıca yalnızca eklenen SWAP və iki kubitli qapı sayısını değerlendirmekte; dövrə derinliği, hata oranı, real yürütme başarısı, kompilyasiya süresi və enerji istehlakıni ölçmemektedir.

Türkiyə baxımından qiymətləndirmə: Yaklaşım, Türkiyədə kuantum yazılımı, kuantum proqramlaşdırma dilləri, kompilyator doğrulama və kuantum aparat–yazılım ortak tasarımı üzerine çalışan ünivərsiteler və tədqiqat merkezleri üçün uygulanabilir bir test üsulu sunmaktadır. Yerel bir kuantum yazılım altyapısında kullanılmadan önce dövrə üreticisinin və test meyarlarınin açık mənbə hâle getirilmesi, Türkiyədə geliştirilən və ya istifadə olunan kompilyatorların aynı qapı kümeleriyle sınanması və nəticələrın dövrə derinliği, hata çəkilı başarı olasılığı, kompilyasiya süresi və real kuantum aparatı ölçümleriyle genişletilmesi gerekir. Tədqiqatdan Türkiye’nin kuantum aparat kapasitesi, belirli bir yerli kompilyatornin başarısı və ya real kuantum işlemcilərde aynı sıralamanın elde ediləceği sonucu çıkarılamaz.

Kvant kompilyatoru ne yapar?

Kuantum alqoritmlərı genellikle məntiqi kubitlər və yüksek düzeyli kuantum qapıları kullanılarak tanımlanır. Fiziksel bir kuantum işlemcisinde ise her kubit yalnızca belirli komşu kubitlərle doğrudan etkiləşebilir və işlemci yalnızca belirli temel qapıları destəkler. Kvant kompilyatorunin görevi, mantıksal dövrəyi bu aparat sınırlamalarına uygun fiziksel bir dövrəye dönüştürmektir.

Tədqiqatnın 2. sayfasındaki mimari şemada süreç; kuantum yazılımı, yüksek düzeyli kuantum proqramlaşdırma dili, kuantum ara gösterimi, kuantum assembly dili, ölçüm və kontrol sistemi ilə kuantum çipi arasında uzanan bir zincir olarak gösterilmektedir. Derleyici, algoritmik dövrəyi fiziksel aparatın çalıştırabiləceği qapı dizisine dönüştüren ara katmandır.

Bu dönüşüm sırasında iki temel problem ortaya çıkar:

  • Başlangıç kubit xəritələmə: Mantıksal kubitlərin fiziki kubitləre ilk kez atanması,
  • Yönlendirme: Doğrudan bşəbəkəlı olmayan fiziki kubitlər arasında işlem gerektiğinde kubit vəziyyətlarının SWAP qapılarıyla taşınması.

Başlangıç xəritələməsi kötü seçilirse, dövrənin ilərleyen aşamalarında daha fazla SWAP qapısı eklenmesi gerekebilir. Her ek iki kubitli qapı, dövrəyi uzatabilir və fiziksel kuantum sistemlerinde hata birikimini artırabilir.

SWAP qapısı nə üçün əhəmiyyətlidir?

Bir SWAP qapısı iki kubitin kuantum vəziyyətlarını değiştirir. Birçok aparatda SWAP işlemi üç CNOT və ya benzeri birden fazla temel iki kubitli qapıya ayrıştırılır. Bu səbəbdən tək bir ek SWAP, fiziksel dövrəde birden fazla hata kaynşəbəkəı və ek yürütme süresi oluşturabilir.

Tədqiqat, kompilyator vərimliliğini öncelikle eklenen SWAP və ya iki kubitli qapı sayısıyla değerlendirmektedir. Daha az SWAP qapısı, istifadə olunan meyar baxımından daha iyi bir xəritələmə və ya yönləndirmə sonucu olarak kabul edilmiştir.

Ancaq SWAP sayısı kvant dövrəsinin bütün başarımını tək başına belirlemez. İki dövrə aynı sayıda SWAP içerirken farklı derinliğe, farklı paralellik düzeyine və ya farklı hata olasılığına sahip olabilir. Buna görə bu tədqiqat “kompilyator vərimliliği” kavramının yalnızca belirli bir bölümünü ölçmektedir.

Mutasyon tabanlı değerlendirme nə məna daşıyır?

Geleneksel mutasiya testi, bir programda kontrollü değişiklikler yaparak test sisteminin bu değişiklikleri fark edip edemediğini inceler. Bu tədqiqatda yanaşma, kvant kompilyatorunin girdisi ilə çıktısı arasında beklenen nicel ilişkilərin kurulması biçiminde uygulanmıştır.

Tədqiqatçılar doğrudan “Bu kompilyator her zaman optimaldur” sonucunu hesablamaya tədqiqatk yerine, optimal davranışı önceden bilinen və ya güclü biçimde sınırlandırılabilən dövrələr üretmiştir. Derleyicinin çıktısı daha sonra bu beklenen ilişkiyle müqayisə edilmişdir.

Çerçevə iki ayrı kompilyasiya aşamasını değerlendirmektedir:

  1. Çip topologiyasine zaten uyumlu dövrələrle başlanğıc xəritələmə testi,
  2. Kesin yönləndirmə sonucu bilinen dövrə parçalarıyla yönləndirmə testi.

Birinci test: Çip topologiyasine uyumlu dövrələr

İlk müqayisə kümesinde, kvant dövrəsinin etkiləşim grafiği hedef çipin bir altqrafına izomorf olacak şekilde dövrələr üretilmiştir. Başka bir ifadeyle, mantıksal dövrə uygun fiziki kubitləre yerleştirildiğinde bütün iki kubitli işlemler doğrudan keçidlar üzərində icra olunan.

7. sayfadaki örnekte Sydney çipinin beş kubitli bir altqrafı seçilmekte və yalnızca bu altqraftaki fiziksel keçidlara uygun CNOT işlemleri kullanılmaktadır. Devrenin etkiləşim grafiği, seçilən fiziksel altqrafla aynı keçid yapısına sahiptir.

Bu tür bir giriş üçün tədqiqatnın önerdiği ilk mutasiya ilişkisi şöyledir:

\[ |C|=|C'| \]

Burada C giriş dövrəsini, C′ ise derlenmiş dövrəyi temsil etmektedir. Giriş zaten fiziksel keçid koşullarını sşəbəkəlıyorsa optimal başlanğıc xəritələməsinin ek qapı gerektirmemesi beklenir. Derleyici ek SWAP qapısı üretirse başlanğıc xəritələməsi vərimsiz olarak değerlendirilir.

Bu meyarün geçerli olabilmesi üçün giriş və çıkışın aynı qapı temsiliyle karşılaştırılması gerekir. Derleyicinin qapıları farklı temel qapılara ayrıştırması, qapı birleştirmesi və ya aparata özgü yön düzeltmesi yapması hâlinde toplam qapı sayısı değişebilir. Tədqiqatda bu olası etkilərin tümünün necə ayrıştırıldığı açıqlanmamışdır.

İkinci test: Kesin yönləndirmə sonucu bilinen dövrə parçaları

Her büyük dövrə üçün küresel optimal yönləndirməyi hesablamak, problem büyüdükçe çok yüksek hesablama maliyeti oluşturur. Tədqiqatçılar bu sorunu, optimalu hesaplanabilən küçük dövrə parçaları üretip bunları daha büyük dövrələrin üçüne yerleştirerek aşmayı önermiştir.

Yöntemin temel adımları şöyledir:

  1. Hedef çipin keçid koşullarına uyan bir temel dövrə parçası üretilir.
  2. Üç ila beş kubit kullanan və en fazla 10 CNOT içeren küçük təsadüfi bir dövrə hazırlanır.
  3. Küçük dövrənin optimal xəritələmə və yönləndirməsi kesin SAT əsaslı üsulle hesaplanır.
  4. Küçük dövrə, dəqiq üsulin belirlediği fiziki kubit xəritələməsi kullanılarak temel dövrəye eklenir.
  5. Devrenin devamı, hedef çipin keçid koşullarına uygun işlemlerle genişletilir.
  6. Sezgisel kompilyatornin eklediği iki kubitli qapılar kesin referansla karşılaştırılır.

9. sayfadaki örnekte dəqiq üsul küçük dövrə parçası üçün bir SWAP eklerken SABRE iki SWAP eklemektedir. Bu örnek, SABRE sonucunun ilgili parça üçün kesin referanstan bir SWAP daha uzak olduğunu göstərir.

İkinci mutasiya ilişkisi tədqiqatda şu biçimde vərilmiştir:

\[ |C'|=|C''| \]

C′, kesin SAT əsaslı üsulun ürettiği dövrəyi; C″, sınanan kompilyatornin çıktısını temsil eder. İki kubitli qapı sayıları eşitse nəticə istifadə olunan meyar baxımından optimal kabul edilmektedir.

Yerel optimal parça bütün dövrəyi optimal yapar mı?

Küçük bir dövrənin optimal yönləndirməsinin bilinmesi, bu parçanın tək başına değerlendirilmesine sşəbəkəlam bir referans sşəbəkəlar. Ancaq parçanın büyük dövrəye eklenmesiyle önceki və sonraki kubit xəritələməleri arasında yeni etkiləşimler oluşabilir.

Örneğin küçük parça üçünde bir SWAP daha fazla kullanan bir çözüm, parçadan sonraki işlemler üçün kubitləri daha avantajlı konuma taşıyabilir və bütün dövrənin toplam SWAP sayısını azaltabilir. Tersine, parça üçünde optimal olan bir xəritələmə sonraki bölümde daha yüksek maliyet oluşturabilir.

Bu səbəbdən üsul, gömülü parçalar üçün bilinen yerel optimalları və bütün dövrənin bu referanslardan sapmasını değerlendirmektedir. Her büyük dövrənin küresel optimalunun matematiksel olarak kanıtlandığı anlamına gelmemektedir.

Hangi çip topologiyaları istifadə edilmişdir?

Hedef topologiyaKubit sayısıDeneydeki kullanım
Sydney27Altgraf uyumlu və optimal parça içeren test dövrələri
Tokyo20Altgraf uyumlu və optimal parça içeren test dövrələri
Aspen-416Altgraf uyumlu və optimal parça içeren test dövrələri

Bu adlar fiziksel kuantum çiplerini temsil etse de deneylerde çiplerin keçid grafikleri istifadə edilmişdir. Devrelerin real işlemcilərde çalıştırıldığına, qapı hata oranlarının ölçüldüğüne və ya aparat çıktılarının toplandığına ilişkin bir üsul bulunmamaktadır.

Hangi kompilyasiya üsulleri müqayisə edilmişdir?

YöntemTədqiqatda öne çıkarılan temel yanaşmaDeneydeki rolü
SAT_basedKesin aramaKüçük dövrə parçaları üçün optimal yönləndirmə referansı
SABREİleriye bakış və uzaklık tabanlı evristik yönləndirməBaşlangıç xəritələmə və yönləndirmə müqayisəsı
QMAPA* tabanlı xəritələmə yanaşmasıBaşlangıç xəritələmə və yönləndirmə müqayisəsı
FiDLSAltgraf izomorfizmi və filtrelenmiş derinlik sınırlı aramaBaşlangıç xəritələmə və yönləndirmə müqayisəsı

63.000 müqayisə dövrəsi necə elde edilmiştir?

Her çip üçün dövrəde istifadə olunan kubit sayısı 1’den çipin azami kubit sayısına kadar değiştirilmiştir. Devre derinliği 1–50 aralığında taranmış və her kubit sayısı–derinlik çifti üçün 20 təsadüfi dövrə oluşturulmuştur.

TopolojiKubit düzeyiDerinlik düzeyiHer kombinasyondaki dövrəToplam
Sydney27502027.000
Tokyo20502020.000
Aspen-416502016.000
Toplam———63.000

Başlangıç xəritələmə nəticələrı ne göstərir?

Çip topologiyasine zaten uyumlu dövrələrde iyi bir xəritələmə alqoritmsının ek SWAP üretmemesi beklenmektedir. Tədqiqatnın 11. və 12. sayfalarındaki grafikler, üç üsulun bu koşulu farklı düzeylerde sşəbəkəladığını göstərir.

FiDLS, genel olarak en az ek SWAP qapısı üreten başlanğıc xəritələmə üsuludir. Tədqiqatçılar bu sonucu FiDLS’nin dövrənin etkiləşim grafiği ilə çip keçid qrafı arasında altqraf izomorfizmi aramasına bşəbəkəlamaktadır. Böylece məntiqi kubitlər doğrudan çalıştırılabiləcek fiziksel keçidlara daha sık yerleştirilmektedir.

QMAP, dövrə büyüdükçe daha fazla ek SWAP üretmiştir. Grafiklerde xüsusiyyətle orta və büyük kubit sayılarında diğer üsullerden belirgin biçimde daha yüksek qapı ekleme değerleri görülmektedir.

SABRE, çok küçük dövrələrde və dövrənin kubit sayısının bütün çipi kapsadığı bazı koşullarda iyi nəticə vərirken orta ölçeklerde daha fazla SWAP eklemiştir. Sydney topologiyasinde yaklaşık 9–17 kubit aralığındaki düşüş xüsusiyyətle belirgindir.

FiDLS’nin Tokyo topologiyasindeki başarımı diğer iki topologiyaye göre zayıflamıştır. Tədqiqat bunu, oluşturulan başlanğıc xəritələməsinin bütün CNOT işlemlerinin keçid gereksinimlerini aynı anda karşılayamamasıyla açıklamaktadır.

Yönlendirme nəticələrı ne göstərir?

Kesin SAT əsaslı üsul bütün topologiyalerde en az SWAP qapısını üreten referans olmuştur. Üç evristik üsul daha fazla SWAP eklemiştir.

AlgoritmaSydney’de dəqiq üsule göre artışTokyo’da dəqiq üsule göre artışAspen-4’te dəqiq üsule göre artış
SABRE%76,14%155,00%54,83
QMAP%270,79%822,41%273,82
FiDLS%149,94%128,75%152,74

SABRE, üç topologiyaden ikisinde kesin sonuca en yakın evristik üsuldir. Tokyo’da ise FiDLS’nin %128,75’lik artışı SABRE’nin %155’lik artışından daha düşüktür. Genel değerlendirmede SABRE, xüsusiyyətle Sydney və Aspen-4 üzərində yönləndirmə baxımından en küçük farkı göstərmişdir.

QMAP bütün topologiyalerde en yüksek farkı üretmiş, Tokyo’da kesin referansın yaklaşık 9,22 katı kadar ek SWAP kullanmıştır. Bu nəticə, istifadə olunan dövrə ailəsi və ayarlar altında QMAP’in yönləndirmə aşamasında zorlandığını göstərir.

Yapısal bozuntu eklenen deneyler ne göstərmişdir?

Tədqiqatçılar üsulu daha karmaşık hâle getirmek amacıyla temel dövrələre farklı konumlarda 3–8 qapılık təsadüfi küçük dövrə parçaları eklemiştir. Böylece kubitlər arasındaki etkiləşim yapısı değiştirilmiş və yönləndirmə problemi zorlaştırılmıştır.

13. və 14. sayfalardaki grafiklerde bütün üsullerin eklediği SWAP sayısı yükselmekle birlikte genel sıralamanın büyük ölçüde korunduğu görülmektedir. SAT əsaslı dəqiq üsul en düşük değerleri, QMAP çoğu ölçekte en yüksek değerleri üretmiştir. SABRE və FiDLS arada kalmış, başarımları topologiyaye və kubit sayısına göre değişmiştir.

Bu deney, üsulun yalnızca tək bir sabit dövrə yapısındaki davranışı değil, yapısal değişikliklere vərilən tepkiyi de inceleyebildiğini göstərir. Ancaq nəticələrın istatistiksel dşəbəkəılımı və ya bozuntu ölçüsüne göre güvən aralıkları vərilməmişdir.

Tədqiqatnın temel bilimsel katkısı nədir?

Tədqiqatnın ana katkısı yeni bir kubit xəritələmə alqoritmsı inkişafk değildir. Katkı, kompilyatornin optimal çözüme yakınlığını sınamak üçün kontrollü xüsusiyyətlere sahip müqayisə dövrələrinin üretilmesidir.

Bu üsulle iki farklı soru sorulabilmektedir:

  • Giriş dövrəsi zaten aparata uyuyorsa kompilyator gereksiz qapı ekliyor mu?
  • Kesin sonucu bilinen bir yönləndirmə parçasında evristik üsul optimaldan ne kadar uzaklaşıyor?

Bu ayrım əhəmiyyətlidir. Bir kompilyator başlanğıc xəritələməsinde güclü, sonraki yönləndirməde zayıf olabilir və ya bunun tersi görülebilir. FiDLS və SABRE nəticələrı bu vəziyyəta örnek oluşturmaktadır.

Tədqiqatnın destəklediği nəticələr nelerdir?

  • Topolojiye doğrudan uyumlu dövrələr, başlanğıc xəritələmə alqoritmlərındaki gereksiz SWAP eklemelerini ortaya çıkarabilir.
  • FiDLS, istifadə olunan müqayisə dövrələrinde başlanğıc xəritələmə baxımından SABRE və QMAP’ten daha az ek SWAP üretmiştir.
  • SABRE, kesin yönləndirmə referansına olan fark baxımından çoğu deneyde üç evristik üsul üçünde en iyi sonucu vərmiştir.
  • QMAP, istifadə olunan deney düzeninde xüsusiyyətle Tokyo topologiyasinde kesin referanstan belirgin biçimde uzaklaşmıştır.
  • Yapısal olarak değiştirilmiş dövrələr, kompilyatorların yönləndirmə davranışındaki farkları görünür kılabilmektedir.
  • Başlangıç xəritələməsi və yönləndirmə ayrı ayrı değerlendirilmelidir.

Tədqiqat neyi göstermemektedir?

  • Derleyicilərin real Sydney, Tokyo və ya Aspen-4 işlemcilərinde aynı başarı sıralamasını vəreceğini göstermemektedir.
  • FiDLS’nin bütün kuantum çiplerinde en iyi başlanğıc xəritələmə üsulu olduğunu sübut etmir.
  • SABRE’nin bütün dövrə siniflərinda en iyi yönləndirmə alqoritmsı olduğunu sübut etmir.
  • Eklenen SWAP sayısının daha düşük olmasının her zaman daha yüksek real yürütme doğruluğu sşəbəkəlayacşəbəkəını göstermemektedir.
  • Devre derinliği, kompilyasiya süresi, yaddaş istifadəsi, hata oranı və ya enerji istehlakı baxımından bir sıralama sunmamaktadır.
  • Büyük dövrəye eklenen küçük optimal parçanın bütün dövrəyi küresel olarak optimal yaptığını sübut etmir.
  • Önerilən üsulun bütün kuantum kompilyatorlarıne və bütün temel qapı kümelerine doğrudan uygulanabiləceğini göstermemektedir.
  • Enerji istehlakınde və ya çevresel etkide ölçülmüş bir azalma göstermemektedir.

Tədqiqatnın Yöntemi və Bulguları

Deney ortamı

BiləşenTədqiqatda vərilən bilgi
İşlemciIntel Xeon E5-2683 v4
Çekirdek sayısı16
Bellek31 GB
İşletim sistemiLinux
Programlama diliPython 3.8
Karşılaştırılan üsullerSABRE, QMAP, FiDLS və kesin referans olarak SAT_based
Hedef keçid grafikleriSydney, Tokyo və Aspen-4
Toplam müqayisə dövrəsi63.000

Birinci mutasiya ilişkisinin değerlendirme mantığı

KoşulBeklenen nəticəTədqiqatdaki yorum
Giriş dövrəsi hedef çipin bir altqrafına izomorftur.Ek SWAP qapısı gerekmemelidir.Ek qapı varsa başlanğıc xəritələməsi optimal değildir.
Giriş və çıkış qapı sayıları eşittir.\(|C|=|C'|\)Başlangıç xəritələməsi istifadə olunan meyar baxımından optimal kabul edilir.
Çıkışta daha fazla qapı vardır.\(|C'|>|C|\)Gereksiz yönləndirmə maliyeti bulunduğu kabul edilir.

Bu testin güvənilirliği; giriş və çıkış dövrələrinin aynı qapı tabanında olması, kompilyatornin bşəbəkəımsız qapı sadeleştirmesi yapmaması və yönlü keçid gereksinimlerinin önceden denetlenmesi koşullarına bşəbəkəlıdır.

İkinci mutasiya ilişkisinin değerlendirme mantığı

DevreAnlamı
CÜretilən giriş dövrəsi
C′Kesin SAT əsaslı üsulle oluşturulan referans dövrə
C″Değerlendirilən evristik kompilyatornin çıktısı

Kullanılan ilişki:

\[ |C'|=|C''| \]

Eşitlik sşəbəkəlanırsa evristik nəticə, istifadə olunan iki kubitli qapı sayısı meyaründe kesin referansla eşleşmektedir. Eşitlik sşəbəkəlanmıyorsa fark, kompilyatornin optimal istinadtan sapması olarak değerlendirilmektedir.

Karşılaştırma dövrəsi üretim akışı

  1. Hedef çip və destəklenen qapı kümesi seçilir.
  2. Belirli kubit sayısına sahip fiziksel altqraflar belirlenir.
  3. Altgraf üzərində paralel çalıştırılabilən qapılar seçilir.
  4. Belirlenen derinliğe kadar təsadüfi dövrə katmanları oluşturulur.
  5. Başlangıç xəritələmə testi üçün doğrudan icra olunan dövrə saklanır.
  6. Yönlendirme testi üçün 3–5 kubitli və en fazla 10 CNOT içeren küçük dövrə hazırlanır.
  7. Küçük dövrənin optimal yönləndirməsi SAT əsaslı üsulle hesaplanır.
  8. Devre parçası fiziksel topologiyaye uyumlu temel dövrəye eklenir.
  9. SABRE, QMAP və FiDLS çıktıları kesin referansla karşılaştırılır.

Şekillerin gösterdiği temel nəticələr

KonumGörsel içerikTemel çıkarım
2. sayfa, Şekil 1Kuantum yazılımından kuantum çipine uzanan kompilyasiya zinciriDerleyici aparat və yazılım arasındaki dönüşüm katmanıdır.
7. sayfa, Şekil 2Sydney keçid qrafı, uyumlu dövrə və SABRE çıktısıTopolojiye uygun girişte bilə SABRE ek SWAP üretebilmektedir.
9. sayfa, Şekil 3Optimum küçük dövrənin temel dövrəye eklenmesiSAT əsaslı nəticə bir SWAP, SABRE iki SWAP kullanmıştır.
11. sayfa, Şekil 4Başlangıç xəritələməsindeki qapı ekleme oranlarıFiDLS genel olarak en istikrarlı və en düşük ekleme davranışını göstərmişdir.
12. sayfa, Şekil 5Üç topologiyade ortalama SWAP sayılarıQMAP en yüksek, FiDLS çoğunlukla en düşük değerleri üretmiştir.
13. sayfa, Şekil 6Kesin üsul və üç evristik yönlendiriciSABRE genel olarak kesin çözüme en yakın evristik üsuldir.
14. sayfa, Şekil 7Yapısal bozuntu eklenen genişletilmiş deneylerDevre karmaşıklaştığında SWAP sayıları artmış, genel üsul farkları korunmuştur.

Yeniden üretiləbilirlik değerlendirmesi

BilgiDurum
İşlemci, yaddaş və yazılım diliVerilmiştir.
Çip topologiyaları və kubit sayılarıVerilmiştir.
Devre sayısı və derinlik aralığıVerilmiştir.
SABRE, QMAP və FiDLS sürümleriVerilmemiştir.
Derleyici optimallaşdırma ayarlarıEksiktir.
Rastgele toxumlarVerilmemiştir.
Ham nəticə vəriləriPaylaşılmamıştır.
63.000 giriş dövrəsiPaylaşılmamıştır.
Kaynak koduKabul sonrasında yayımlanacşəbəkəı belirtilmiştir.
Güvən aralıkları və anlamlılık testleriSunulmamıştır.

Daha güclü bir değerlendirme üçün gereken ek ölçümler

  • Devre derinliği və kritik yol uzunluğu,
  • Toplam və iki kubitli qapı sayısının ayrı raporlanması,
  • Çip kalibrasyonuna göre hata çəkilı başarı olasılığı,
  • Derleyici iş vaxtı və yaddaş istehlakı,
  • Farklı optimallaşdırma düzeyleri və təsadüfi toxumlar,
  • Gerçek kuantum aparatı üzərində yürütme nəticələrı,
  • Kapı yönü və temel qapı ayrıştırmasının kontrolü,
  • Her dövrə sinifı üçün standart sapma və güvən aralığı,
  • Büyük dövrələrin küresel optimaluyla doğrulanabilən küçük ölçekli alt küme,
  • Devreler, kod və bütün deney yapılandırmalarının açık paylaşımı.

Sonuçların doğru kullanım biçimi

Önerilən çərçivə, kvant kompilyatorlarının belirli xəritələmə və yönləndirmə kararlarını kontrollü müqayisə dövrələriyle sınamak üçün kullanılabilir. Özellikle topologiyaye uyumlu bir dövrəde gereksiz SWAP eklenmesi, kompilyatornin başlanğıc xəritələmə aşamasındaki açık bir vərimsizlik işareti olabilir.

Bununla belə tək bir qapı sayısı meyarü, üretim düzeyindeki kuantum kompilyator seçimi üçün yeterli değildir. Gerçek kullanımda derinlik, paralellik, hedef çipin güncel hata oranları, dövrə iş vaxtı və kompilyatornin hesablama maliyeti birlikte değerlendirilmelidir.

Kaynak və Yöntem Notu

Tədqiqatnın tam özgün adı: A Mutation-Based Framework for Efficiency Evaluation of Quantum Compilərs

Yazarlar: Hui Jiang, Hengbin Yang, Zhifan Liu, Yuxin Deng və Ying Huang

Yazar sıralaması: Hui Jiang; Hengbin Yang; Zhifan Liu; Yuxin Deng; Ying Huang

Eş katkı bilgisi: Tədqiqatda eşit katkı və ya eş birinci müəlliflık beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu müəllif: Hui Jiang

Kurumlar:

  • Chongqing Univərsity of Posts and Telecommunications, Chongqing, Çin: Hui Jiang, Hengbin Yang, Zhifan Liu və Ying Huang
  • Shanghai Univərsity of Finance and Economics, Şanghay, Çin: Yuxin Deng

DOI:10.2139/ssrn.6997092

Yayın platformu: SSRN

SSRN’ye yüklenme tarihi: 25 Haziran 2026

Tədqiqatda belirtilən tarih: 9 Nisan 2026

Sayfa sayısı: 17

Dergi: Yayımlanmış bir dergi makalesi bulunmamaktadır. Belge üzərində “Preprint submitted to Nuclear Physics B” ifadesi yer almaktadır.

Özgün nəşrevi: Tədqiqatnın kabul edilmiş və ya yayımlanmış sürümü bulunmadığından özgün dergi nəşrevi bilgisi yer almamaktadır.

Kaynak türü: Üretilmiş kvant dövrəsi müqayisə kümeleri üzərində deneysel kompilyator değerlendirmesi niteliğinde preprint

Hakemlik vəziyyətu: Tədqiqat resenziyadan keçməmişdir. Her sayfada “Preprint not peer reviewed” uyarısı bulunmaktadır.

Resmî keçid:SSRN tədqiqat sayfası

Finansman: Tədqiqatda finansman kaynşəbəkəı belirtilmemiştir.

Çıkar çatışması: Tədqiqatda ayrı bir çıkar çatışması beyanı yer almamaktadır.

Veri və kod erişimi: Tədqiqatçılar kodun tədqiqat kabul edildikten sonra yayımlanacşəbəkəını belirtmiştir. İncelenen sürümde kod deposu, ham nəticələr və ya üretilən 63.000 dövrəye erişim keçidsı bulunmamaktadır.

Bu Türkçe makale, yüklenen 17 sayfalık tədqiqatnın metni, sözde kodları, denklemi, dövrə şemaları və müqayisə grafikleri baştan sona incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel üsul, müqayisə sayıları və yüzdelik nəticələr yalnızca tədqiqatda bildirilən bilgiləre dayanmaktadır. Dış mənbəlar yalnızca başlıq, müəlliflar, müəllif sıralaması, qurumlar, DOI, platform və yüklenme tarihinin bibliyografik doğrulanması üçün istifadə edilmişdir.

Tədqiqatda Sydney, Tokyo və Aspen-4 adları kullanılsa da deneyler bu fiziksel kuantum işlemcilərde yürütülmemiştir. Bunların keçid topologiyaları kompilyasiya hedefi olarak istifadə edilmişdir. Bu ayrım, tədqiqatnın nəticələrını real aparat başarımı olarak yorumlamamak üçün əhəmiyyətlidir.

“Optimum” ifadesi de küçük SAT əsaslı dövrə parçaları və istifadə olunan iki kubitli qapı sayısı meyarüyle sınırlıdır. Küçük bir parçanın optimal yönləndirməsinin büyük dövrənin tamamı üçün küresel optimal sşəbəkəladığı gösterilmemiştir.


Paylaşın:

Şərhlər yoxlandıqdan sonra yayımlanır.Şərhiniz təsdiq prosesinə daxil ediləcək və uyğun hesab olunduqda görünəcək.

Şərh yazın

E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy