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摘要 本文介绍了量子计算机架构的定义和实现，以便创建新的计算设备——量子计算机作为加速器。要解决的一个关键问题是这种量子计算机是什么，以及它与控制整个执行过程的经典处理器有何关系。在本文中，我们明确提出了量子加速器的概念，它包含加速器的所有层。这种堆栈从描述加速器目标应用程序的最高级别开始。下一层抽象了量子逻辑，概述了要在量子加速器上执行的算法。在我们的案例中，逻辑以小组开发的通用量子-经典混合计算语言 OpenQL 来表达，该语言将量子处理器视为计算加速器。OpenQL 编译器将程序转换为通用汇编语言 cQASM，可在量子模拟器上执行。cQASM 表示可由量子加速器中实现的微架构执行的指令集。在后续步骤中，编译器可以转换 cQASM 以生成 eQASM，该 eQASM 可在包含特定平台参数的特定实验设备上执行。这样，我们就能清楚地区分实验研究以寻求更好的量子比特，以及需要在量子设备上开发和执行的工业和社会应用。第一种情况为实验物理学家提供了一个全栈实验平台，使用具有退相干和错误率的真实量子比特，而第二种情况为量子应用开发人员提供了完美的量子比特，其中既没有退相干也没有错误率。我们在文章的最后明确介绍了三个全栈量子加速器的示例，分别是实验超导处理器、量子加速基因组测序和基于量子启发式方法的近期通用优化问题。我们小组目前正在积极研究后两种全栈模型。
面向全栈量子加速器的量子计算机架构
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