SHF: Small: Tackling Mapping and Scheduling Problems for Quantum Program Compilation

SHF:小型:解决量子程序编译的映射和调度问题

基本信息

  • 批准号:
    2129872
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.26万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-08-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Quantum computing has the potential of enabling the next revolution incomputing. It can quickly solve problems that no classical computer could solvein any feasible amount of time. Recently, the impressive advances inquantum hardware have brought quantum computing from theoretical curiosity totechnical reality. However, there is a significant gapbetween the theory of quantum algorithms and the realization of the algorithmson physical devices. To bridge this gap, this proposal focuses on providing acompiler framework for translating high-level algorithm specifications to low-level hardware-compliant code. It enables programmers to take advantage of quantumcomputers without having to obtain significant domain expertise in the low-levelhardware details.In particular, this proposal focuses on the mapping and scheduling problems inthe compilation process for superconducting quantum computers. Superconductingtechnology, as the leading technology for quantum hardware implementation, hasmultiple types of constraints that prevent the realization of the full potential oftheoretical quantum algorithms. The mapping and scheduling process deals withthe practical constraints of superconducting qubits, and are the mostchallenging problems during quantum program translation. Thisproposal formally addresses the mapping/scheduling problems and models them asgraph-theoretic/AI problems. It not only advances the state of the art in thefield of quantum program compilation, but also pushes the boundary of thetraditional graph-theoretic and AI fields by linking them with unique challengesin quantum compilers. Ultimately it spurs the productivity of quantumprogrammers and unleashes the massive computing power of quantum computingthat will fuel the technical and economical innovations in society.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
量子计算具有使下一次革命无效的潜力。它可以迅速解决无法解决任何可行时间的问题。最近,令人印象深刻的进步Inquantum硬件带来了理论好奇心现实的量子计算。但是,量子算法理论与算法物理设备的实现之间存在着重要的间隔。为了弥合这一差距,该提案着重于提供分配器框架,以将高级算法规格转换为符合低级硬件的代码。它使程序员能够利用量子计算机,而无需在低级软件细节中获得重要的域专业知识。尤其是,该提案重点介绍了超导量子计算机的编译过程中的映射和调度问题。超导技术作为量子硬件实施的领先技术,具有限制类型的约束,以阻止实现理论量子算法的全部潜力。映射和调度过程涉及超导量子位的实际限制,并且是量子程序翻译过程中最挑战的问题。此Proposal正式解决了映射/调度问题,并对Asgraph Wheoretic/AI问题进行了建模。它不仅在量子程序编译的范围内推进了最新技术的状态,而且通过将它们与独特的挑战量子编译器联系起来,推动了theTraditional图理论和AI领域的边界。最终,它刺激了量子计划者的生产率并释放了量子计算的巨大计算能力,这将推动社会的技术和经济创新。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准来通过评估来支持的。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
AutoBraid: A Framework for Enabling Efficient Surface Code Communication in Quantum Computing
A Pulse Generation Framework with Augmented Program-aware Basis Gates and Criticality Analysis
具有增强程序感知基础门和关键性分析的脉冲生成框架
CaQR: A Compiler-Assisted Approach for Qubit Reuse through Dynamic Circuit
CaQR:通过动态电路重用量子位的编译器辅助方法
Time-optimal Qubit mapping
时间最优量子位映射
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