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量子線路映射與優化 版權信息
- ISBN：9787030800732
- 條形碼：9787030800732 ; 978-7-03-080073-2
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
量子線路映射與優化 內容簡介
量子線路映射及優化是量子算法部署到量子計算設備的關鍵環節。本書主要研究滿足量子計算設備物理約束的量子線路變換和映射問題。在給出量子線路映射的發展歷史和相關預備知識的基礎上，把研究內容分為上下兩篇：上篇聚焦于量子線路邏輯變換，主要探討如何將可逆/量子線路轉換為滿足量子計算設備物理約束的低級量子線路，包括可逆/量子線路變換與優化、分解變換與優化、線性*近鄰量子線路變換等問題；下篇針對當前量子計算設備普遍存在的多種物理局限性，提出相應的解決方案，包括量子線路初始映射、量子比特近鄰化及路由、噪聲約束的量子線路映射及優化、分布式映射及優化等。本書試圖站在計算機工程技術視角對量子線路映射與優化工作進行系統闡述，為讀者提供該領域較為全面的基本知識、研究思路和研究方法。
量子線路映射與優化 目錄
目錄前言第1章 引言 11.1 研究背景 11.2 發展歷史 21.3 量子線路映射的任務 91.4 量子線路映射的方法 101.5 全書結構 11第2章 預備知識 132.1 幾個重要概念 132.1.1 計算模型 132.1.2 可逆計算 132.1.3 量子計算 142.1.4 量子計算模型 142.1.5 量子算法 152.2 布爾函數 152.2.1 一般布爾函數 162.2.2 可逆(布爾)函數 162.2.3 可逆邏輯門 172.2.4 可逆邏輯線路 192.2.5 可逆邏輯綜合 202.3 量子態與量子比特 202.3.1 量子態 202.3.2 量子比特 212.4 量子門 252.4.1 量子門的概念 252.4.2 恒等門 252.4.3 Pauli門 252.4.4 NCV門 262.4.5 交換門(SWAP門) 272.4.6 Clifford+T門 282.4.7 相位門 292.4.8 量子門的可逆性 302.4.9 量子門的通用性 302.5 量子線路 302.5.1 基本概念 302.5.2 量子線路的表示 312.5.3 量子線路類型 322.5.4 量子代價 322.5.5 量子門計數 332.5.6 量子線路分層 332.5.7 量子線路深度 342.5.8 量子門序列互逆 342.5.9 邏輯量子線路的等價性 362.5.10 量子線路變換 362.5.11 量子線路化簡 372.5.12 可逆/量子門分解 382.5.13 量子線路優化 422.6 量子計算體系結構 432.6.1 線性*近鄰架構 432.6.2 二維網格結構 432.6.3 拓撲結構圖 442.6.4 量子比特近鄰結構 452.6.5 量子代價 472.6.6 量子不可克隆原理 472.7 NISQ計算設備 482.7.1 計算噪聲 482.7.2 量子門約束 492.7.3 連通性約束 502.7.4 退相干約束 512.7.5 串擾約束 512.7.6 計算結果保真度 512.7.7 相關約束分析 522.8 量子線路映射 532.8.1 初始映射 542.8.2 量子比特分配 542.8.3 量子比特近鄰化 552.8.4 線性*近鄰 562.8.5 線性*近鄰代價 572.8.6 量子比特近鄰化代價 572.8.7 量子比特路由 582.8.8 量子門執行調度 582.8.9 量子線路調度 592.8.10 量子線路分布式映射 59上篇 量子線路邏輯變換第3章 可逆/量子線路變換與優化 633.1 基于規則的MCT線路變換 633.1.1 門關系與變換規則 633.1.2 門序列與變換規則 643.1.3 基于規則的線路化簡算法 703.1.4 實例驗證 723.1.5 實驗結果及分析 743.2 基于模板的線路變換 753.2.1 模板定義 753.2.2 模板構建 763.2.3 基于模板線路優化 973.3 本章小結 109第4章 分解變換與優化 1104.1 MCT門分解 1104.1.1 基本分解方法 1104.1.2 MCT門分解優化 1114.1.3 示例分析 1134.1.4 實驗結果與分析 1144.2 線性近鄰約束下的MCT門分解 1144.2.1 問題描述 1144.2.2 基本概念 1154.2.3 近鄰交互約束下的MCT門分解 1164.3 基于設備拓撲感知的MCT門分解 1254.3.1 問題描述 1254.3.2 基本概念 1264.3.3 硬件子拓撲選擇 1264.3.4 MCT線路關聯門對生成 1304.3.5 MCT線路分解映射 1364.3.6 實驗和結果分析 1424.4 本章小結 145第5章 線性*近鄰量子線路變換 1465.1 NCV線路的LNN構造和優化 1465.1.1 NCV量子門三線分布 1465.1.2 LNN線路*優綜合算法 1505.1.3 實驗結果及分析 1525.2 線性*近鄰量子線路綜合 1545.2.1 N門前瞻*近鄰方法 1545.2.2 聯合考慮*近鄰方法 1625.2.3 換門序原則 1635.2.4 優化近鄰化策略 1635.2.5 量子線路化簡 1685.2.6 實驗結果與分析 1695.3 LNN排布的線路近鄰化 1725.3.1 線序重排代價度量模型 1725.3.2 基于LNN排布的線路近鄰化 1755.3.3 線路優化 1795.3.4 實驗結果及分析 1825.4 本章小結 186下篇 量子線路物理感知映射第6章 量子線路初始映射 1896.1 基本概念 1896.2 問題描述 1946.2.1 概述 1946.2.2 問題分析 1956.3 量子比特分配的精確方法 1976.3.1 線性化表示 1976.3.2 精確量子比特分配算法 1996.3.3 實驗結果與分析 2056.4 考慮時序權重的量子比特分配 2076.4.1 時序交互圖 2076.4.2 量子比特分配算法 2076.4.3 實驗結果與分析 2106.5 考慮活躍度的量子比特分配 2116.5.1 量子比特分配順序 2116.5.2 量子比特布局 2156.5.3 舉例 2176.6 本章小結 219第7章 量子比特近鄰化及路由 2207.1 問題描述與分析 2207.1.1 問題描述 2207.1.2 問題分析 2227.2 量子比特路由方法 2267.2.1 量子比特路由的CNOT門優化問題 2267.2.2 量子比特路由策略 2277.3 迭代尋優近鄰化與路由策略 2337.3.1 基本思想 2337.3.2 局部搜索算法 2337.3.3 CNOT門數優化算法 2357.3.4 實驗結果與分析 2377.4 基于活躍度量子比特近鄰化與路由 2437.4.1 近鄰化代價 2437.4.2 雙量子比特門序列的選擇 2447.4.3 量子比特近鄰化 2467.4.4 復雜度分析 2487.4.5 實驗結果及分析 2497.5 本章小結 251第8章 噪聲約束的量子線路映射及優化 2528.1 噪聲約束分析 2528.2 基于ESP的提高保真度路由策略 2548.2.1 CNOT門的ESP估算 2548.2.2 ESP估算 2618.2.3 量子比特路由 2638.2.4 實驗結果 2678.3 基于變換與調度的保真度優化 2688.3.1 串擾與噪聲 2688.3.2 量子門交換規則 2698.3.3 面向串擾約束的量子線路調度 2808.3.4 量子比特狀態更新 2858.3.5 實驗結果和分析 2888.4 本章小結 289第9章 分布式映射及優化 2919.1 分布式映射概述 2919.2 分布式架構模型 2929.2.1 模型構建 2929.2.2 分布式量子線路映射 2959.3 分布式量子線路劃分與優化 2989.3.1 線路劃分策略 2989.3.2 傳輸代價優化策略 3029.3.3 傳輸代價優化算法 3079.4 分布式量子比特分配 3139.4.1 全局量子態路由代價 3139.4.2 分布式量子比特分配算法 3149.5 分布式量子態路由 3169.5.1 QPU內量子態路由策略 3169.5.2 QPU間量子態路由策略 3209.5.3 量子態路由算法 3229.6 實驗結果與分析 3249.6.1 實驗配置 3249.6.2 算法性能 3259.7 本章小結 328參考文獻 330
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