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MQT 手册
量子计算机正在成为现实，目前正在研究众多具有短期前景（例如，用于金融、化学、机器学习和优化）和长期前景（例如，用于加密或非结构化搜索）的量子计算应用。然而，以可扩展的方式设计和实现这些设备的潜在应用需要自动化、高效且用户友好的软件工具，以满足整个量子软件堆栈各个级别的最终用户、工程师和物理学家的需求。在这方面要解决的许多问题类似于经典领域的设计问题，过去几十年来已经为这些领域开发了复杂的设计自动化工具。慕尼黑量子工具包 (MQT) 是由慕尼黑工业大学设计自动化系开发的量子计算软件工具集合，它明确利用了这种设计自动化专业知识。我们的总体目标是为整个量子软件堆栈的设计任务提供解决方案。这需要为最终用户实现其应用程序提供高水平支持、用于经典模拟、编译和验证量子电路的有效方法、用于量子纠错的工具、对物理设计的支持等。这些方法由相应的数据结构（例如决策图）和核心方法（例如 SAT 编码/求解器）支持。所有开发的工具均可作为开源实现使用，并托管在 github.com/cda-tum 上。
慕尼黑量子工具包（MQT）
量子计算机正在成为现实。但为这些设备设计应用程序需要自动化、高效且用户友好的软件工具，以满足设计流程各个层面的最终用户、工程师和物理学家的需求。慕尼黑量子工具包 (MQT) 是慕尼黑工业大学设计自动化系开发的用于量子计算的设计自动化工具和软件的集合。本传单概述了所提供的解决方案。对于设计流程中的每个步骤，编号节点表示
MQT Qudits：混合维量子计算的软件框架
量子计算有望在许多领域超越传统设备的极限。尽管取得了令人瞩目的进展，但当前的研究主要集中在量子比特上。同时，基于多级 qudit 系统的量子硬件提供了一系列优势，包括扩展的门集、更高的信息密度和更高的计算效率，这可能在克服传统机器和当前基于量子比特的量子设备的局限性方面发挥关键作用。然而，使用 qudits 不仅在实验控制方面面临挑战，而且在算法开发和量子软件方面尤其如此。在这项工作中，我们介绍了一种开源工具 MQT Qudits，它是慕尼黑量子工具包 (MQT) 的一部分，旨在帮助设计和实现混合维 qudit 设备的应用程序。我们为混合维度系统指定了一种标准化语言，并讨论了电路规范、硬件门集编译、高效电路模拟和开放挑战。 MQT Qudits 可在 github.com/cda-tum/mqt-qudits 和 pypi 上的 pypi.org/project/mqt.qudits/ 上获取。
特别调查
• 基础扩展计划 (BEP)：虚拟 2 周或 10 个培训（工作）日。BSIC-DL 毕业生可以选择测试。• 中级反情报课程 (ICIC)：3 周或 14 个培训（工作）日 - 4 天远程学习（虚拟），随后在新泽西州麦圭尔-迪克斯-莱克赫斯特联合基地驻地 2 周。• 任务资格培训 (MQT) 课程：根据您参加的课程，培训将大约为 10-14 天的虚拟或面对面。如果您不是 1811 或没有 CITP（或同等课程）的 1811，您将需要完成以下列出的课程。这些课程将占用您的 12 个 AT 和 24 个 IDT 期间之外的大约 200 天（非连续）。您的 AT 和 IDT 将用于完成职业领域教育和培训计划 (CFETP)/在职培训 (OJT) 要求。
![arXiv:2212.05903v1 [cs.AR] 2022 年 12 月 12 日](/simg/g:\will\search\icon\source\e\e0eda67994c310943a402ec6b06229d7b84c19cf.webp)
arXiv:2212.05903v1 [cs.AR] 2022 年 12 月 12 日
摘要可逆电路是许多有前途的新兴技术的支柱，例如量子计算、低功耗/绝热设计、编码器/解码器设备以及其他一些应用。近年来，此类电路的可扩展合成引起了广泛关注。在本文中，我们介绍了 SyReC 合成器，这是一种基于硬件描述语言 SyReC 的可逆电路合成工具。SyReC 允许在高抽象级别上描述可逆功能。然后，提供的 SyReC 合成器以按钮方式实现此功能。相应的选项允许在所需电路信号/线路的数量（例如，对于量子计算而言，其中每条电路线路对应一个量子位）和分别所需的门（对应于电路的成本）之间进行权衡。此外，该工具还允许模拟生成的电路以及确定其门成本。 SyReC 合成器作为开源软件包在 https://github.com/cda-tum/syrec 上提供，是慕尼黑量子工具包 (MQT) 的一部分。
2021 年墨子量子奖的科学背景：超导量子电路简史，引领超导量子实用化
20 世纪 80 年代初，莱格特 [4] 提出实验来检验宏观集体变量是否具有量子力学行为。他对传统的哥本哈根诠释提出了质疑，根据哥本哈根诠释，世界分为遵循量子力学的微观系统和行为经典的宏观系统（包括测量仪器）。特别是，他认为，约瑟夫森隧道结两端的相位差（本质上是两端电压的积分）所表示的宏观集体变量可以足够无摩擦，从而可用于检验宏观层面量子力学的有效性。在确定两个相干宏观态存在的过程中，莱格特指出的一个重要中间步骤是宏观量子隧穿 (MQT) 的存在，其中集体宏观变量穿过势垒。
使用强化学习对量子计算进行编译器优化
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。
朝着实现量子计算解决方案的自动框架
摘要 - 由于硬件，软件以及有前途的应用程序的开发，Quantum Computing正在快速发展，作为一项技术。要使用该技术来解决特定问题，必须确定合适的量子算法，必须以适合选定算法的形式对问题进行编码，必须执行它，并且必须解码结果。迄今为止，这些乏味且容易出错的步骤都是以手动方式进行的。这为使用量子计算创建了一个高的进入障碍，尤其是对于该域中几乎没有专业知识的用户。在这项工作中，我们设想了一个框架，旨在通过允许用户自动采用量子计算解决方案来降低此障碍。为此，提供了与经典求解器尽可能相似的接口，而工作流的量子步骤则通过全自动的后端尽可能地屏蔽用户。为了证明此类框架的可行性和可用性，我们为两种不同类别的问题提供了概念概念的实现，这些问题是在Github（https://github.com/cda-tum/mqtproblemsolver）上公开可用的，作为慕尼黑量子工具基（MQT）的一部分。，这项工作为低阈值方法实现了量子计算解决方案的基础。
与ZX- ...
摘要 - 作为最先进的量子计算机是运行越来越复杂的算法的结合，需要自动化方法来设计和测试潜在应用。量子电路的等效检查是量子软件堆栈开发中的一项重要但几乎没有自动化的任务。最近，已经提出了新的方法，从广泛不同的角度解决了这个问题。其中之一是基于ZX-Calculus，这是一种用于量子计算的图形重写系统。但是，这种等价检查方法的功率和能力几乎没有探索。这项工作的目的是评估ZX-Calculus作为等效检查量子电路的工具。到此为止，可以展示如何扩展基于ZX-calculus的等效检查方法，以验证编译流的结果和对量子电路的优化。还表明，基于ZX-Calculus的方法还不完整，尤其是对于具有辅助量子的量子电路。为了正确评估所提出的方法，我们通过将其与其他两种等效检查的最新方法进行比较，进行了详细的案例研究：一种基于路径 - sums，另一个基于决策图。所提出的方法已集成到公开可用的QCEC工具（https://github.com/cda-tum/qcec）中，该方法是慕尼黑量子工具包（MQT）的一部分。
参数化量子电路的等效性检验
变分量子算法已被引入作为一类有前途的量子-经典混合算法，它已经可以通过采用参数化量子电路与当今可用的嘈杂量子计算硬件一起使用。考虑到量子电路编译的非平凡性质和量子计算的微妙性，验证这些参数化电路是否已正确编译至关重要。已经存在处理无参数电路的既定等效性检查程序。但是，尚未提出能够处理带参数电路的方法。这项工作填补了这一空白，表明可以使用基于 ZX 演算的等效性检查方法以纯符号方式验证参数化电路的等效性。同时，可以利用参数化电路固有的自由度，用传统方法有效地获得不等式证明。我们实现了相应的方法并证明了最终的方法是完整的。实验评估（使用 Qiskit 提供的整个参数化 ansatz 电路库作为基准）证明了所提方法的有效性。该实现是开源的，作为等效性检查工具 QCEC（https://github.com/cda-tum/qcec）的一部分公开可用，该工具是慕尼黑量子工具包（MQT）的一部分。