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.
量子计算有可能引发下一场计算革命。它可以快速解决任何经典计算机都无法在任何可行的时间内解决的问题。最近,量子硬件的巨大进步已经将量子计算从理论好奇带到了技术现实。然而,量子算法的理论与算法在物理设备上的实现之间存在着巨大的差距。为了弥合这一差距,该建议的重点是提供编译器框架翻译高层次的算法规范,低层次的硬件兼容的代码。它使程序员能够利用量子计算机而无需获得底层硬件细节方面的重要领域专业知识。特别地,该建议侧重于超导量子计算机编译过程中的映射和调度问题。超导技术作为量子硬件实现的主导技术,具有多种类型的限制,阻碍了理论量子算法的全部潜力的实现.映射和调度过程涉及到超导量子比特的实际约束,是量子程序翻译中最具挑战性的问题。该建议正式解决了映射/调度问题,并将其建模为图论/AI问题。它不仅推进了量子程序编译领域的最新技术,而且通过将传统图论和人工智能领域与量子编译器中的独特挑战联系起来,推动了它们的边界。最终,它刺激了量子程序员的生产力,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的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

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
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
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
Time-optimal Qubit mapping
时间最优量子位映射
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    RGPIN-2016-04055
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 49.26万
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  • 资助金额:
    $ 49.26万
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