Ин таҳқиқот барои чен кардани он ки компиляторҳои квантӣ дар марҳилаҳои харитасозии ибтидоии кубитҳо ва масиргузории схема то чӣ андоза ба ҳалли оптималӣ наздик мешаванд, чорчӯбаи арзёбиро дар асоси муносибатҳои мутасионӣ таҳия кардааст. Муҳаққиқон ду навъи схемаҳои муқоисавиро, ки ба қоидаҳои OpenQASM мувофиқанд, тавлид кардаанд. Навъи аввал аз схемаҳое иборат аст, ки аз оғоз ба графи пайвастшавии чипи квантии ҳадаф мувофиқанд. Дар чунин схемаҳо интизор меравад, ки харитасозии хуби ибтидоӣ дарвозаи иловагии SWAP талаб накунад. Дар навъи дуюм бошад, порчаҳои хурди схема, ки масиргузории оптималии онҳо бо усули дақиқи SAT-асос ҳисобшаванда аст, дар дохили схемаҳои калонтар ва ба топологияи физикӣ мувофиқ ҷойгир карда шудаанд.

Барои топологияҳои пайвастшавии протсессорҳои квантии фавқулноқили Sydney, Tokyo ва Aspen-4 дар маҷмӯъ 63.000 схемаи муқоисавӣ тавлид шудааст. Алгоритмҳои SABRE, QMAP ва FiDLS дар ин схемаҳо арзёбӣ шудаанд. FiDLS, ки дар харитасозии ибтидоӣ изоморфизми зер-графро истифода мебарад, дар маҷмӯъ усуле буд, ки камтарин дарвозаи иловагии SWAP тавлид кард. Ҳангоми муқоиса бо натиҷаи масиргузории дақиқи SAT-асос, дар байни се усули эвристикӣ одатан SABRE камтарин фарқро нишон додааст.

Дар муқоиса бо усули дақиқ, шумораи дарвозаҳои иловашудаи SWAP дар топологияҳои Sydney, Tokyo ва Aspen-4 барои SABRE мутаносибан %76,14, %155 ва %54,83; барои QMAP %270,79, %822,41 ва %273,82; ва барои FiDLS %149,94, %128,75 ва %152,74 бештар будааст. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки муваффақияти харитасозии ибтидоӣ ва муваффақияти масиргузории баъдӣ ҳатман дар як алгоритм ҳамзамон дар сатҳи беҳтарин қарор намегиранд. FiDLS дар харитасозии ибтидоӣ пешсаф буд, дар ҳоле ки SABRE дар марҳилаи масиргузорӣ ба истиноди оптималӣ натиҷаи наздиктар додааст.

Натиҷаҳо ба таҷрибаҳои иҷрои физикӣ дар протсессорҳои воқеии квантӣ асос намеёбанд. Графҳои пайвастшавии Sydney, Tokyo ва Aspen-4 ҳамчун ҳадафи компилятсия истифода шудаанд; санҷишҳо дар компютери классикии асосёфта ба Intel Xeon анҷом дода шудаанд. Таҳқиқот ҳамчунин танҳо шумораи дарвозаҳои иловашудаи SWAP ва дарвозаҳои дукубитиро арзёбӣ мекунад; умқи схема, сатҳи хато, муваффақияти воқеии иҷро, вақти компилятсия ва масрафи энергияро намесанҷад.

Арзёбӣ аз нуқтаи назари Туркия: Ин равиш барои донишгоҳҳо ва марказҳои тадқиқотии Туркия, ки дар соҳаҳои нармафзори квантӣ, забонҳои барномасозии квантӣ, санҷиши компилятор ва тарҳрезии муштараки сахтафзор–нармафзори квантӣ фаъолият мекунанд, як усули татбиқшавандаи санҷиш пешниҳод мекунад. Пеш аз истифода дар инфрасохтори маҳаллии нармафзори квантӣ бояд генератори схема ва меъёрҳои санҷиш кушодаасос гарданд, компиляторҳои дар Туркия таҳияшуда ё истифодашаванда бо ҳамон маҷмӯи дарвозаҳо санҷида шаванд ва натиҷаҳо бо умқи схема, эҳтимоли муваффақияти бо хато вазншуда, вақти компилятсия ва ченкуниҳои сахтафзори воқеии квантӣ густариш ёбанд. Аз ин таҳқиқот наметавон дар бораи иқтидори сахтафзори квантии Туркия, муваффақияти компилятори муайяни маҳаллӣ ё ба даст омадани ҳамон тартиб дар протсессорҳои воқеии квантӣ хулоса баровард.

Компилятори квантӣ чӣ кор мекунад?

Алгоритмҳои квантӣ одатан бо истифода аз кубитҳои мантиқӣ ва дарвозаҳои квантии сатҳи баланд тавсиф мешаванд. Дар протсессори физикии квантӣ бошад, ҳар як кубит танҳо бо кубитҳои ҳамсояи муайян мустақиман ҳамкорӣ карда метавонад ва протсессор танҳо баъзе дарвозаҳои асосиро дастгирӣ мекунад. Вазифаи компилятори квантӣ табдил додани схемаи мантиқӣ ба схемаи физикиест, ки ба ин маҳдудиятҳои сахтафзор мувофиқ аст.

Дар нақшаи меъмории саҳифаи 2 таҳқиқот раванд ҳамчун занҷире нишон дода шудааст, ки аз нармафзори квантӣ, забони барномасозии квантии сатҳи баланд, муаррифии миёнарави квантӣ, забони assembly-и квантӣ, низоми ченкунӣ ва идоракунӣ то чипи квантӣ тӯл мекашад. Компилятор қабати миёнаравест, ки схемаи алгоритмиро ба пайдарпаии дарвозаҳо табдил медиҳад, ки сахтафзори физикӣ метавонад иҷро кунад.

Ҳангоми ин табдилдиҳӣ ду масъалаи асосӣ ба миён меояд:

• Харитасозии ибтидоии кубитҳо: Таъйини аввалини кубитҳои мантиқӣ ба кубитҳои физикӣ,
• Масиргузорӣ: Вақте байни кубитҳои физикии мустақиман пайвастнабуда амал лозим мешавад, интиқоли ҳолатҳои кубитҳо бо дарвозаҳои SWAP.

Агар харитасозии ибтидоӣ нодуруст интихоб шавад, дар марҳилаҳои баъдии схема шояд дарвозаҳои бештари SWAP илова кардан лозим шавад. Ҳар як дарвозаи иловагии дукубитӣ метавонад схемаро дарозтар кунад ва ҷамъшавии хатоҳоро дар низомҳои физикии квантӣ зиёд намояд.

Чаро дарвозаи SWAP муҳим аст?

Дарвозаи SWAP ҳолатҳои квантии ду кубитро бо ҳам иваз мекунад. Дар бисёр навъҳои сахтафзор амали SWAP ба се CNOT ё чанд дарвозаи асосии дукубитии монанд таҷзия мешавад. Аз ин рӯ ҳатто як SWAP-и иловагӣ метавонад дар схемаи физикӣ чанд манбаи хато ва вақти иловагии иҷро эҷод кунад.

Таҳқиқот самаранокии компиляторро пеш аз ҳама бо шумораи дарвозаҳои иловашудаи SWAP ё дукубитӣ арзёбӣ мекунад. Шумораи камтари SWAP аз рӯи меъёри истифодашуда натиҷаи беҳтари харитасозӣ ё масиргузорӣ ҳисобида шудааст.

Аммо шумораи SWAP ба танҳоӣ тамоми самаранокии схемаи квантиро муайян намекунад. Ду схема метавонанд шумораи якхелаи SWAP дошта бошанд, вале умқи гуногун, сатҳи гуногуни параллелизм ё эҳтимоли гуногуни хато дошта бошанд. Аз ин рӯ ин таҳқиқот танҳо як қисми муайяни мафҳуми “самаранокии компилятор”-ро чен мекунад.

Арзёбии ба мутасион асосёфта чӣ маъно дорад?

Санҷиши анъанавии мутасионӣ бо ворид кардани тағйироти назоратшаванда ба барнома месанҷад, ки низоми санҷиш метавонад ин тағйиротро ошкор кунад ё не. Дар ин таҳқиқот равиш дар шакли муқаррар кардани муносибатҳои миқдории интизоршаванда байни вуруд ва баромади компилятори квантӣ истифода шудааст.

Муҳаққиқон ба ҷойи кӯшиши мустақим барои ҳисоб кардани хулосаи “Ин компилятор ҳамеша оптималӣ аст”, схемаҳое тавлид кардаанд, ки рафтори оптималии онҳо пешакӣ маълум ё боэътимод маҳдуд кардашаванда аст. Сипас баромади компилятор бо ин муносибати интизоршаванда муқоиса шудааст.

Чорчӯба ду марҳилаи ҷудогонаи компилятсияро арзёбӣ мекунад:

1. Санҷиши харитасозии ибтидоӣ бо схемаҳое, ки аллакай ба топологияи чип мувофиқанд,
2. Санҷиши масиргузорӣ бо порчаҳои схема, ки натиҷаи дақиқи масиргузории онҳо маълум аст.

Санҷиши якум: Схемаҳои мувофиқ ба топологияи чип

Дар маҷмӯи аввали муқоиса схемаҳое тавлид шудаанд, ки графи ҳамкории схемаи квантӣ ба як зер-графи чипи ҳадаф изоморф бошад. Ба ибораи дигар, вақте схемаи мантиқӣ ба кубитҳои физикии мувофиқ ҷойгир мешавад, ҳамаи амалҳои дукубитӣ метавонанд дар пайвастҳои мустақим иҷро шаванд.

Дар мисоли саҳифаи 7 як зер-графи панҷкубитии чипи Sydney интихоб мешавад ва танҳо амалҳои CNOT истифода мешаванд, ки ба пайвастҳои физикии ҳамин зер-граф мувофиқанд. Графи ҳамкории схема ҳамон сохтори пайвастшавиро дорад, ки зер-графи физикии интихобшуда дорад.

Барои чунин вуруд муносибати якуми мутасионӣ, ки таҳқиқот пешниҳод мекунад, чунин аст:

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

Дар ин ҷо C схемаи вурудро, C′ бошад, схемаи компилятсияшударо ифода мекунад. Агар вуруд аллакай шартҳои пайвастшавии физикиро иҷро кунад, интизор меравад, ки харитасозии оптималии ибтидоӣ ба дарвозаи иловагӣ ниёз надошта бошад. Агар компилятор дарвозаи иловагии SWAP тавлид кунад, харитасозии ибтидоӣ бесамар арзёбӣ мешавад.

Барои эътибори ин меъёр, вуруд ва баромад бояд дар як муаррифии дарвозаҳо муқоиса шаванд. Агар компилятор дарвозаҳоро ба дарвозаҳои асосии дигар таҷзия кунад, дарвозаҳоро якҷо намояд ё ислоҳи самти махсуси сахтафзорро анҷом диҳад, шумораи умумии дарвозаҳо метавонад тағйир ёбад. Дар таҳқиқот шарҳ дода нашудааст, ки ҳамаи ин таъсирҳои эҳтимолӣ чӣ гуна аз ҳам ҷудо карда шудаанд.

Санҷиши дуюм: Порчаҳои схема бо натиҷаи дақиқи масиргузории маълум

Ҳисоб кардани масиргузории глобалии оптималӣ барои ҳар як схемаи калон бо афзоиши масъала хароҷоти хеле баланди ҳисоббарорӣ ба вуҷуд меорад. Муҳаққиқон пешниҳод кардаанд, ки ин мушкил бо тавлиди порчаҳои хурди схема, ки оптимуми онҳо ҳисобшаванда аст, ва ҷойгир кардани онҳо дар дохили схемаҳои калонтар бартараф карда шавад.

Марҳилаҳои асосии усул чунинанд:

1. Порчаи асосии схема, ки ба шартҳои пайвастшавии чипи ҳадаф мувофиқ аст, тавлид мешавад.
2. Схемаи хурди тасодуфӣ омода мешавад, ки аз се то панҷ кубит истифода мекунад ва ҳадди аксар 10 CNOT дорад.
3. Харитасозӣ ва масиргузории оптималии схемаи хурд бо усули дақиқи SAT-асос ҳисоб карда мешавад.
4. Схемаи хурд бо истифода аз харитасозии кубитҳои физикӣ, ки усули дақиқ муайян кардааст, ба схемаи асосӣ илова мешавад.
5. Идомаи схема бо амалҳое, ки ба шартҳои пайвастшавии чипи ҳадаф мувофиқанд, васеъ карда мешавад.
6. Дарвозаҳои дукубитие, ки компилятори эвристикӣ илова кардааст, бо истиноди дақиқ муқоиса мешаванд.

Дар мисоли саҳифаи 9 усули дақиқ барои порчаи хурди схема як SWAP илова мекунад, дар ҳоле ки SABRE ду SWAP илова мекунад. Ин мисол нишон медиҳад, ки натиҷаи SABRE барои порчаи дахлдор аз истиноди дақиқ як SWAP дуртар аст.

Муносибати дуюми мутасионӣ дар таҳқиқот чунин оварда шудааст:

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

C′, схемаи тавлидкардаи усули дақиқи SAT-асосро; C″, баромади компилятори санҷидашавандаро ифода мекунад. Агар шумораи дарвозаҳои дукубитӣ баробар бошад, натиҷа аз рӯи меъёри истифодашуда оптималӣ ҳисобида мешавад.

Оё порчаи оптималии маҳаллӣ тамоми схемаро оптималӣ мекунад?

Маълум будани масиргузории оптималии схемаи хурд барои арзёбии ҳамин порча ба танҳоӣ истиноди боэътимод медиҳад. Аммо вақте порча ба схемаи калон илова мешавад, байни харитасозиҳои пешина ва баъдинаи кубитҳо ҳамкориҳои нав пайдо шуда метавонанд.

Масалан, ҳалле, ки дар дохили порчаи хурд як SWAP бештар истифода мекунад, метавонад кубитҳоро барои амалҳои баъдӣ ба мавқеъҳои муносибтар гузаронад ва шумораи умумии SWAP-и тамоми схемаро кам кунад. Баръакс, харитасозие, ки дар дохили порча оптималӣ аст, метавонад дар қисми баъдӣ хароҷоти бештар ба вуҷуд орад.

Аз ин рӯ усул оптимумҳои маҳаллии маълумро барои порчаҳои ҷойгиршуда ва дуршавии тамоми схемаро аз ин истинодҳо арзёбӣ мекунад. Ин маънои онро надорад, ки оптимуми глобалии ҳар як схемаи калон ба таври математикӣ исбот шудааст.

Кадом топологияҳои чип истифода шудаанд?

Гарчанде ин номҳо чипҳои физикии квантиро ифода мекунанд, дар таҷрибаҳо графҳои пайвастшавии чипҳо истифода шудаанд. Ягон усул нишон намедиҳад, ки схемаҳо дар протсессорҳои воқеӣ иҷро шудаанд, сатҳи хатои дарвозаҳо чен шудааст ё баромадҳои сахтафзор ҷамъоварӣ шудаанд.

Кадом усулҳои компилятсия муқоиса шудаанд?

63.000 схемаи муқоисавӣ чӣ гуна ба даст оварда шуданд?

Барои ҳар як чип шумораи кубитҳои истифодашуда дар схема аз 1 то шумораи максималии кубитҳои чип тағйир дода шудааст. Умқи схема дар фосилаи 1–50 санҷида шуда ва барои ҳар як ҷуфти шумораи кубит–умқ 20 схемаи тасодуфӣ тавлид шудааст.

Натиҷаҳои харитасозии ибтидоӣ чиро нишон медиҳанд?

Дар схемаҳое, ки аллакай ба топологияи чип мувофиқанд, интизор меравад алгоритми хуби харитасозӣ SWAP-и иловагӣ тавлид накунад. Графикҳои саҳифаҳои 11 ва 12 таҳқиқот нишон медиҳанд, ки се усул ин шартро дар сатҳҳои гуногун иҷро кардаанд.

FiDLS, дар маҷмӯъ, усули харитасозии ибтидоиест, ки камтарин дарвозаи иловагии SWAP тавлид кардааст. Муҳаққиқон ин натиҷаро ба он рабт медиҳанд, ки FiDLS байни графи ҳамкории схема ва графи пайвастшавии чип изоморфизми зер-графро меҷӯяд. Бо ин роҳ кубитҳои мантиқӣ бештар ба пайвастҳои физикие ҷойгир мешаванд, ки амалҳо дар онҳо мустақиман иҷрошавандаанд.

QMAP, бо калон шудани схема SWAP-и иловагии бештар тавлид кардааст. Дар графикҳо махсусан дар шумораи миёна ва зиёди кубитҳо арзишҳои иловаи дарвоза нисбат ба усулҳои дигар ба таври равшан баландтаранд.

SABRE, дар схемаҳои хеле хурд ва дар баъзе шароитҳое, ки шумораи кубитҳои схема тамоми чипро фаро мегирад, натиҷаи хуб додааст, вале дар миқёсҳои миёна SWAP-и бештар илова кардааст. Дар топологияи Sydney коҳиш дар фосилаи тақрибан 9–17 кубит махсусан барҷаста аст.

Нишондиҳандаи FiDLS дар топологияи Tokyo нисбат ба ду топологияи дигар заифтар шудааст. Таҳқиқот инро бо он шарҳ медиҳад, ки харитасозии ибтидоии сохташуда натавонистааст талаботи пайвастшавии ҳамаи амалҳои CNOT-ро ҳамзамон қонеъ кунад.

Натиҷаҳои масиргузорӣ чиро нишон медиҳанд?

Усули дақиқи SAT-асос дар ҳамаи топологияҳо истиноде буд, ки камтарин дарвозаи SWAP тавлид кард. Се усули эвристикӣ SWAP-и бештар илова кардаанд.

SABRE дар дутои се топология усули эвристикии наздиктарин ба натиҷаи дақиқ буд. Аммо дар Tokyo афзоиши %128,75-и FiDLS аз афзоиши %155-и SABRE камтар аст. Дар арзёбии умумӣ SABRE, махсусан дар Sydney ва Aspen-4, аз нигоҳи масиргузорӣ фарқи хурдтарро аз истиноди оптималӣ нишон додааст.

QMAP дар ҳамаи топологияҳо фарқи аз ҳама калонро ба вуҷуд оварда ва дар Tokyo тақрибан 9,22 маротиба бештар SWAP-и иловагӣ нисбат ба истиноди дақиқ истифода кардааст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки дар оилаи схемаҳо ва танзимоти истифодашуда QMAP дар марҳилаи масиргузорӣ душворӣ кашидааст.

Таҷрибаҳои дорои вайронкунии сохторӣ чиро нишон доданд?

Муҳаққиқон барои мураккабтар кардани усул ба схемаҳои асосӣ дар мавқеъҳои гуногун порчаҳои хурди тасодуфии дорои 3–8 дарвоза илова кардаанд. Бо ин роҳ сохтори ҳамкории байни кубитҳо тағйир ёфта ва масъалаи масиргузорӣ мушкилтар шудааст.

Дар графикҳои саҳифаҳои 13 ва 14 дида мешавад, ки гарчанде шумораи SWAP-и иловашуда аз ҷониби ҳамаи усулҳо афзоиш ёфтааст, тартиби умумӣ асосан нигоҳ дошта шудааст. Усули дақиқи SAT-асос арзишҳои пасттарин ва QMAP дар аксари миқёсҳо арзишҳои баландтаринро тавлид кардааст. SABRE ва FiDLS дар байни онҳо қарор гирифта, нишондиҳандаҳояшон вобаста ба топология ва шумораи кубитҳо тағйир ёфтаанд.

Ин таҷриба нишон медиҳад, ки усул метавонад на танҳо рафторро дар як сохтори собити схема, балки посух ба тағйироти сохториро низ таҳлил кунад. Аммо тақсимоти омории натиҷаҳо ё фосилаҳои эътимод вобаста ба андозаи вайронкунӣ дода нашудаанд.

Саҳми асосии илмии таҳқиқот чист?

Саҳми асосии таҳқиқот таҳияи алгоритми нави харитасозии кубитҳо нест. Саҳм тавлиди схемаҳои муқоисавии дорои хусусиятҳои назоратшаванда барои санҷидани наздикии компилятор ба ҳалли оптималӣ мебошад.

Бо ин усул ду саволи гуногун гузоштан мумкин аст:

• Агар схемаи вуруд аллакай ба сахтафзор мувофиқ бошад, компилятор дарвозаҳои нолозим илова мекунад?
• Дар як порчаи масиргузорӣ, ки натиҷаи дақиқаш маълум аст, усули эвристикӣ аз оптимум то чӣ андоза дур мешавад?

Ин фарқ муҳим аст. Компилятор метавонад дар харитасозии ибтидоӣ қавӣ ва дар масиргузории баъдӣ заиф бошад ё баръакс. Натиҷаҳои FiDLS ва SABRE намунаи ин ҳолатанд.

Таҳқиқот кадом натиҷаҳоро дастгирӣ мекунад?

• Схемаҳои мустақиман ба топология мувофиқ метавонанд иловаҳои нолозими SWAP-ро дар алгоритмҳои харитасозии ибтидоӣ ошкор кунанд.
• FiDLS дар схемаҳои муқоисавии истифодашуда аз ҷиҳати харитасозии ибтидоӣ нисбат ба SABRE ва QMAP SWAP-и иловагии камтар тавлид кардааст.
• SABRE аз рӯи фарқ аз истиноди дақиқи масиргузорӣ дар аксари таҷрибаҳо байни се усули эвристикӣ натиҷаи беҳтарин додааст.
• QMAP дар тарҳи таҷрибавии истифодашуда, махсусан дар топологияи Tokyo, аз истиноди дақиқ ба таври назаррас дур шудааст.
• Схемаҳои сохторӣ тағйирёфта метавонанд фарқҳои рафтори масиргузории компиляторҳоро намоён кунанд.
• Харитасозии ибтидоӣ ва масиргузорӣ бояд ҷудогона арзёбӣ шаванд.

Таҳқиқот чиро нишон намедиҳад?

• Нишон намедиҳад, ки компиляторҳо дар протсессорҳои воқеии Sydney, Tokyo ё Aspen-4 ҳамон тартиби муваффақиятро медиҳанд.
• Исбот намекунад, ки FiDLS дар ҳамаи чипҳои квантӣ беҳтарин усули харитасозии ибтидоӣ аст.
• Исбот намекунад, ки SABRE дар ҳамаи синфҳои схема беҳтарин алгоритми масиргузорӣ аст.
• Нишон намедиҳад, ки шумораи камтари SWAP-и иловашуда ҳамеша дақиқии баландтари иҷрои воқеиро таъмин мекунад.
• Аз ҷиҳати умқи схема, вақти компилятсия, истифодаи хотира, сатҳи хато ё масрафи энергия ягон тартиб пешниҳод намекунад.
• Исбот намекунад, ки порчаи хурди оптималӣ, ки ба схемаи калон илова шудааст, тамоми схемаро глобалӣ оптималӣ мекунад.
• Нишон намедиҳад, ки усули пешниҳодшуда метавонад мустақиман ба ҳамаи компиляторҳои квантӣ ва ҳамаи маҷмӯи дарвозаҳои асосӣ татбиқ шавад.
• Ягон коҳиши ченшуда дар масрафи энергия ё таъсири экологиро нишон намедиҳад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Муҳити таҷриба

Мантиқи арзёбии муносибати якуми мутасионӣ

Эътимоднокии ин санҷиш ба он вобаста аст, ки схемаҳои вуруд ва баромад дар як пояи дарвозаҳо бошанд, компилятор соддасозии мустақили дарвозаҳоро анҷом надиҳад ва талаботи пайвастшавии самтдор пешакӣ санҷида шаванд.

Мантиқи арзёбии муносибати дуюми мутасионӣ

Муносибати истифодашуда:

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

Агар баробарӣ иҷро шавад, натиҷаи эвристикӣ аз рӯи меъёри шумораи дарвозаҳои дукубитии истифодашуда бо истиноди дақиқ мувофиқат мекунад. Агар баробарӣ иҷро нашавад, фарқ ҳамчун дуршавии компилятор аз истиноди оптималӣ арзёбӣ мешавад.

Ҷараёни тавлиди схемаи муқоисавӣ

1. Чипи ҳадаф ва маҷмӯи дарвозаҳои дастгиришаванда интихоб мешаванд.
2. Зер-графҳои физикӣ бо шумораи муайяни кубитҳо муайян карда мешаванд.
3. Дарвозаҳое интихоб мешаванд, ки дар зер-граф ба таври параллел иҷро шуда метавонанд.
4. То умқи муайяншуда қабатҳои тасодуфии схема тавлид мешаванд.
5. Барои санҷиши харитасозии ибтидоӣ схемае нигоҳ дошта мешавад, ки мустақиман иҷрошаванда аст.
6. Барои санҷиши масиргузорӣ схемае хурд бо 3–5 кубит ва ҳадди аксар 10 CNOT омода мешавад.
7. Масиргузории оптималии схемаи хурд бо усули SAT-асос ҳисоб карда мешавад.
8. Порчаи схема ба схемаи асосии ба топологияи физикӣ мувофиқ илова мешавад.
9. Баромадҳои SABRE, QMAP ва FiDLS бо истиноди дақиқ муқоиса мешаванд.

Натиҷаҳои асосие, ки шаклҳо нишон медиҳанд

Арзёбии такрорпазирӣ

Ченкуниҳои иловагӣ барои арзёбии қавитар

• Умқи схема ва дарозии роҳи критикӣ,
• Гузориши ҷудогонаи шумораи умумӣ ва дарвозаҳои дукубитӣ,
• Эҳтимоли муваффақияти бо хато вазншуда аз рӯи калибровкаи чип,
• Вақти кори компилятор ва масрафи хотира,
• Сатҳҳои гуногуни оптимизатсия ва тухмҳои тасодуфӣ,
• Натиҷаҳои иҷро дар сахтафзори воқеии квантӣ,
• Назорати самти дарвоза ва таҷзия ба дарвозаҳои асосӣ,
• Инҳирофи стандартӣ ва фосилаи эътимод барои ҳар як синфи схема,
• Зермаҷмӯи хурдҳаҷме, ки бо оптимуми глобалии схемаҳои калон санҷида мешавад,
• Мубодилаи кушодаи схемаҳо, код ва ҳамаи конфигуратсияҳои таҷриба.

Тарзи дурусти истифодаи натиҷаҳо

Чорчӯбаи пешниҳодшуда метавонад барои санҷидани қарорҳои муайяни харитасозӣ ва масиргузории компиляторҳои квантӣ бо схемаҳои муқоисавии назоратшаванда истифода шавад. Махсусан илова шудани SWAP-и нолозим дар схемае, ки ба топология мувофиқ аст, метавонад аломати ошкори бесамарии марҳилаи харитасозии ибтидоии компилятор бошад.

Бо вуҷуди ин, як меъёри ягонаи шумораи дарвозаҳо барои интихоби компилятори квантии сатҳи истеҳсолӣ кофӣ нест. Дар истифодаи воқеӣ бояд умқ, параллелизм, сатҳи ҷории хатои чипи ҳадаф, вақти иҷрои схема ва хароҷоти ҳисоббарории компилятор якҷоя арзёбӣ шаванд.

Эзоҳи манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: A Mutation-Based Framework for Efficiency Evaluation of Quantum Compilers

Муаллифон: Hui Jiang, Hengbin Yang, Zhifan Liu, Yuxin Deng ва Ying Huang

Тартиби муаллифон: Hui Jiang; Hengbin Yang; Zhifan Liu; Yuxin Deng; Ying Huang

Маълумот дар бораи саҳми баробар: Дар таҳқиқот изҳороти саҳми баробар ё ҳаммуаллифи аввал вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Hui Jiang

Муассисаҳо:

• Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing, Чин: Hui Jiang, Hengbin Yang, Zhifan Liu ва Ying Huang
• Shanghai University of Finance and Economics, Шанхай, Чин: Yuxin Deng

DOI:10.2139/ssrn.6997092

Платформаи нашр: SSRN

Санаи боргузорӣ ба SSRN: 25 июни 2026

Санаи зикршуда дар таҳқиқот: 9 апрели 2026

Шумораи саҳифаҳо: 17

Маҷалла: Мақолаи нашршудаи маҷалла вуҷуд надорад. Дар ҳуҷҷат ибораи “Preprint submitted to Nuclear Physics B” мавҷуд аст.

Ношири аслӣ: Азбаски версияи қабулшуда ё нашршудаи таҳқиқот вуҷуд надорад, маълумоти ношири аслии маҷалла мавҷуд нест.

Навъи манбаъ: Препринт бо хусусияти арзёбии таҷрибавии компилятор дар маҷмӯаҳои тавлидшудаи схемаҳои муқоисавии квантӣ

Ҳолати тақриз: Таҳқиқот аз тақризи ҳамтоён нагузаштааст. Дар ҳар саҳифа огоҳии “Preprint not peer reviewed” мавҷуд аст.

Пайванди расмӣ:Саҳифаи таҳқиқоти SSRN

Маблағгузорӣ: Дар таҳқиқот манбаи маблағгузорӣ зикр нашудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар таҳқиқот изҳороти ҷудогонаи бархӯрди манфиатҳо мавҷуд нест.

Дастрасӣ ба маълумот ва код: Муҳаққиқон гуфтаанд, ки код пас аз қабули таҳқиқот нашр мешавад. Дар версияи баррасишуда пайванди анбори код, натиҷаҳои хом ё дастрасӣ ба 63.000 схемаи тавлидшуда мавҷуд нест.

Ин мақолаи туркӣ бо баррасии пурраи матн, псевдокодҳо, муодила, нақшаҳои схема ва графикҳои муқоисавии таҳқиқоти 17-саҳифагии боршуда омода шудааст. Усули илмӣ, шумораҳои муқоисавӣ ва натиҷаҳои фоизӣ танҳо ба маълумоти дар таҳқиқот гузоришшуда такя мекунанд. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи библиографии унвон, муаллифон, тартиби муаллифон, муассисаҳо, DOI, платформа ва санаи боргузорӣ истифода шудаанд.

Гарчанде дар таҳқиқот номҳои Sydney, Tokyo ва Aspen-4 истифода мешаванд, таҷрибаҳо дар ин протсессорҳои физикии квантӣ иҷро нашудаанд. Топологияҳои пайвастшавии онҳо ҳамчун ҳадафи компилятсия истифода шудаанд. Ин фарқ барои он муҳим аст, ки натиҷаҳои таҳқиқот ҳамчун самаранокии воқеии сахтафзор тафсир нашаванд.

Ибораи “оптималӣ” низ ба порчаҳои хурди SAT-асоси схема ва меъёри шумораи дарвозаҳои дукубитии истифодашуда маҳдуд аст. Нишон дода нашудааст, ки масиргузории оптималии як порчаи хурд барои тамоми схемаи калон оптимуми глобалиро таъмин мекунад.