摘要 — 任何量子计算应用程序一旦被编码为量子电路,就必须先进行编译,然后才能在量子计算机上执行。与传统编译类似,量子编译是一个顺序过程,具有许多编译步骤和许多可能的优化过程。尽管有相似之处,但量子计算编译器的开发仍处于起步阶段——缺乏对最佳过程顺序、兼容性、适应性和灵活性的相互整合。在这项工作中,我们利用数十年的经典编译器优化,提出了一个强化学习框架来开发优化的量子电路编译流程。通过不同的约束和统一的接口,该框架支持在单个编译流程中结合使用来自不同编译器和优化工具的技术。实验评估表明,所提出的框架(由 IBM 的 Qiskit 和 Quantinuum 的 TKET 中选择的编译过程设置)在 73% 的预期保真度情况下明显优于两个单独的编译器。该框架作为慕尼黑量子工具包 (MQT) 的一部分在 GitHub (https://github. com/cda-tum/MQTPredictor) 上提供。
嘈杂的中型量子 (NISQ) 计算机是一个活跃的研究领域。新的量子计算机架构有时是制造过程逐步改进的结果,有时是量子比特技术本身的范式转变。虽然每种新架构在计算意义上都是通用的,但它们设计的无常性挑战了人们为它们编写软件的能力。与传统计算机的情况一样,编译器的作用是减轻这一挑战。量子计算机的软件最好以对程序员来说最简单、最直接的方式编写,而不一定需要了解目标架构的细节。然后,编译器的工作就是生成该软件的有效且适当的表达,该表达考虑到目标架构的细节。在本文中,我们介绍了 Quilc,这是一个开源 4 软件应用程序,用于将用 Quil [ 3 , 24 ] 编写的量子程序编译为优化程序,该程序以目标量子计算机架构的本机操作表示。 Quilc 不需要(实际上也没有办法接受)用户关于细粒度编译策略的指令。相反,它使用 Quilc 必须为其编译用户程序的体系结构的简单描述。体系结构描述语言足够通用,可以处理迄今为止大多数制造的基于门的计算机体系结构,并且可以预测新的体系结构。出于这些原因,我们说 Quilc 是自动的和可重定向的。Quilc 不仅仅是一个桌面计算器(避免进行手动重复计算的便利),因为它充当了有关程序编译的知识库,并且能够综合这些信息来发现量子程序的非平凡表达式。我们在第 5 节中提供了这方面的示例。它也是生产级的,并且是 Rigetti Computing 软件堆栈的重要组成部分。本文的结构如下。首先,在第 2 节中,我们概述了 Quilc,包括与编译有关的量子架构的数学公式。第 3 节使用此形式来描述 Quilc 如何实现可重定向性,其高级概述见
摘要 量子计算是一个快速发展的领域,有可能改变我们解决以前棘手问题的方式。新兴硬件的复杂性正在逼近,需要越来越复杂的编程和控制。Scaffold 是一种较旧的量子编程语言,最初设计用于未来大型量子机器的资源估算,而 ScaffCC 是相应的基于 LLVM 的编译器。我们首次对该语言本身、编译器及其传递结构进行了全面而完整的概述。尽管 Abhari 等人(2015 Parallel Comput. 45 2–17)、Abhari 等人(2012 Scaffold:量子编程语言 https://cs.princeton.edu/research/techreps/TR-934-12)的先前研究对该工具链的不同部分进行了零碎的描述,但我们在本文中提供了更全面、更完整的描述。我们还引入了 ScaffCC 的更新,包括旨在与现代量子汇编语言保持同步的条件测量和多维量子比特阵列,以及旨在保持噪声中型量子 (NISQ) 机器的正确性和低资源计数的替代工具链,以及与当前版本的 LLVM 和 Clang 的兼容性。我们的目标是为研究界提供一个功能齐全的 LLVM 框架,用于量子程序分析、优化和可执行代码的生成。
我们介绍了Trapped-ION Surface Code Compiler(TISCC),这是一种软件工具,该软件工具可根据本机捕获 - 离子门集生成一组通用表面代码补丁操作的电路。为此,TISCC管理着被困的离子系统的内部表示,其中捕获区域和连接处的重复模式被安排在任意大的矩形网格中。表面代码操作是通过在网格上实例化表面代码贴片来编译的,并使用方法对数据量量的横向操作,对稳定器plaquettes进行误差校正和/或相邻贴片之间的晶格手术操作进行了横断面。除了实现基本的表面代码仪器集之外,TISCC还包含角移动功能和单独使用离子运动实现的补丁翻译。在后一种情况下,所有TISCC功能都可以扩展到类似网格的硬件体系结构。TISCC输出已使用Oak Ridge Quasi-Clifford Simulator(ORQC)验证。
量子模拟内核是一个重要的子程序,在许多量子程序中以非常长的门序列出现。在本文中,我们提出了 Paulihedral,这是一个分块编译器框架,它可以通过利用高级程序结构和优化机会来深度优化此子程序。Paulihedral 首先采用了一种新的 Pauli 中间表示,它可以维护量子模拟内核中的高级语义和约束。这自然可以实现难以在低门级实现的新型大规模优化。具体而言,我们提出了两种与技术无关的指令调度过程和两种与技术相关的代码优化过程,它们协调了编译器的电路综合、门取消和量子位映射阶段。实验结果表明,Paulihedral 在近期超导量子处理器和未来容错量子计算机的广泛应用中都可以胜过最先进的编译器基础设施。
23.1. 概述................................................................................................................................................215 23.2. 翻译....................................................................................................................................215 23.3. 环境....................................................................................................................................215 23.4. 标识符....................................................................................................................................216 23.5. 字符....................................................................................................................................216 23.6. 整数.......................................................................................................................................217 23.7. 浮点数....................................................................................................................................217 23.8. 数组和指针....................................................................................................................................218 23.9. 提示....................................................................................................................................219 23.10. 结构、联合、枚举和位字段.............................................................................................219 23.11. 23.12. 限定符................................................................................................................................220 23.13. 声明符.................................................................................................................................220 23.14. 语句.................................................................................................................................220 23.14. 预处理指令.......................................................................................................................220 23.15. 库函数.................................................................................................................................221 23.16. 架构.................................................................................................................................225
摘要。非交互式零知识证明(NIZK)是阈值加密系统中的必不可少的构件,例如多党签名,分布式关键产生和可验证的秘密共享,允许当事方在不揭示秘密的情况下证明正确的行为。此外,普遍合并(UC)Nizks在较大的密码系统中启用无缝组成。构建Nizks的一种流行方式是使用Fiat-Shamir变换来编译交互式协议。不幸的是,菲亚特 - 沙米尔(Fiat-Shamir)转换的nizk需要倒带对手,并且不可直线提取,这与UC相反。使用Fischlin的转换具有直线提取性,但以基本协议的许多重复为代价,导致具体效率差且难以设定参数。在这项工作中,我们提出了一个简单的新变换,该转换将代数关系的Sigma协议编译为UC-NIZK协议,而没有任何重复的开销。
MATLAB and Simulink Suite for Startups MATLAB Simulink Parallel Computing Toolbox System Composer Math and Optimization Curve Fitting Toolbox Optimization Toolbox Global Optimization Toolbox Mapping Toolbox Partial Differential Equation Toolbox Symbolic Math Toolbox AI, Data Science, and Statistics Statistics and Machine Learning Tlbx Deep Learning Toolbox Reinforcement Learning Toolbox Predictive Maintenance Toolbox Text Analytics Toolbox Code Generation MATLAB Coder Simulink Coder Embedded Coder GPU Coder Fixed-Point Designer Simulink PLC Coder Simulink Code Inspector DDS Blockset Application Deployment MATLAB Compiler MATLAB Compiler SDK Simulink Compiler Database Access and Reporting Database Toolbox MATLAB Report Generator Simulink Report Generator Event-Based Modeling Stateflow SimEvents Test & Measurement Data Acquisition Toolbox Instrument Control Toolbox Image Acquisition Toolbox工业通信工具箱计算生物学生物信息学工具箱simbiology
1 BCSE209L Machine Learning Theory Only 1.0 3 0 0 3 2 BCSE209P Machine Learning Lab Lab Only 1.0 0 0 2 1 3 BCSE307L Compiler Design Theory Only 1.0 3 0 0 3 4 BCSE307P Compiler Design Lab Lab Only 1.0 0 0 2 1 5 BCSE332L Deep Learning Theory Only 1.0 3 0 0 3 6 BCSE332P Deep Learning Lab Lab Only 1.0 0 0 2 1 7 BCSE407L Computer Vision Theory Only 1.0 3 0 0 3 8 BCSE409L Natural Language Processing Theory Only 1.0 3 0 0 3 9 BCSE418L Explainable Artificial Intelligence Theory Only 1.0 2 0 0 2 10 BCSE433L Cloud Platforms and Services Theory Only 1.0 2 0 0 2 11 BCSE433P Cloud Platforms and Services Lab Lab Only 1.0 0 0 2 1 12 BCSE434L Generative Artificial Intelligence and Large语言模型
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