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Automatic architecture design for distributed quantum computing

CHINESE PHYSICS B 2024年第12期33卷 120302-120302页

作者： Luo, Ting-Yu Zheng, Yu-Zhen Fu, Xiang Deng, Yu-Xin East China Normal Univ Shanghai Key Lab Trustworthy Comp Shanghai 200062 Peoples R China Natl Univ Def Technol Inst Quantum Informat Coll Comp Changsha 410073 Peoples R China Natl Univ Def Technol Coll Comp State Key Lab High Performance Comp Changsha 410073 Peoples R China Tianjin Inst Adv Technol Tianjin 300459 Peoples R China

In distributed quantum computing (DQC), quantum hardware design mainly focuses on providing as many as possible high-quality inter-chip connections. Meanwhile, quantum software tries its best to reduce the required number of remote quantum gates between chips. However, this "hardware first, software follows" methodology may not fully exploit the potential of DQC. Inspired by classical software-hardware co-design, this paper explores the design space of application-specific DQC architectures. More specifically, we propose AutoArch, an automated quantum chip network (QCN) structure design tool. With qubits grouping followed by a customized QCN design, AutoArch can generate a near-optimal DQC architecture suitable for target quantum algorithms. Experimental results show that the DQC architecture generated by AutoArch can outperform other general QCN architectures when executing target quantum algorithms.

关键词： distributed quantum computing quantum architecture quantum circuit partitioning 03.67.Lx 85.25.-j

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