article · reposiTUm (TU Wien) · 2023
A Quadratic Unconstrained Binary Optimization Approach for Qubit Mapping
Prielinger, Luise
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Abstract
Logische Bitoperationen sind die Grundbausteine von Computer Software. Hierbei werden Bits manipuliert, um verschiedene Aufgaben auszuführen, beispielsweise bitweise AND-, OR-, XOR- und NOT-Operationen. Dies ist der Quantensoftware sehr ähnlich. Hier werden sogenannte Quantum Gates - die Quantengegenstücke von klassischen Bitoperationen - zur Manipulation von Quantenbits, der kleinsten Einheit der Quanteninformation, verwendet.Die Zuordnung von logischen Qubits in einem Quantenprogramm zu den physischen Qubits eines Quantencomputers wird als Qubit-Mapping bezeichnet. Dieser Schritt ist Teil der Kompilierung eines Quantenprogramms und daher Vorraussetung für die Ausführbarkeit jedes Quantenprogramms auf einem Quantencomputer. Während dieses Mapping-Schritts werden zusätzliche Operationen in das Programm eingebaut, die für die Ausführbarkeit des Programms notwendig sind. Da Quantencomputer aktuell eine sehr begrenzte Rechenleistung haben, ist das Ziel so wenig zusätzliche Operationen wie möglich in das Quantenprogramm durch das Mapping einzubauen. Das Qubit-Mapping Problem beschreibt das Optimierungsproblem, welches diese notwendigen zusätzlichen Operationen minimiert.Es wird in dieser Arbeit eine neue Methode zur Lösung des Qubit-Mapping Problems vorgestellt, die auf quadratischer unbeschränkter binärer Optimierung und einem evolutionären Algorithmus basiert. Der Ansatz erzielt für eine Reihe von Quantenprogrammen signifikant bessere Lösungen zu aktuellen Mapping-Algorithmen.
Cite this paper
Prielinger, L. (2023). A Quadratic Unconstrained Binary Optimization Approach for Qubit Mapping. reposiTUm (TU Wien). https://doi.org/10.34726/hss.2023.111181
Prielinger, Luise. “A Quadratic Unconstrained Binary Optimization Approach for Qubit Mapping.” reposiTUm (TU Wien), 2023, https://doi.org/10.34726/hss.2023.111181.
Prielinger, Luise. 2023. “A Quadratic Unconstrained Binary Optimization Approach for Qubit Mapping.” reposiTUm (TU Wien). https://doi.org/10.34726/hss.2023.111181.
Prielinger, L. (2023) ‘A Quadratic Unconstrained Binary Optimization Approach for Qubit Mapping’, reposiTUm (TU Wien). Available at: https://doi.org/10.34726/hss.2023.111181.
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