一种硬件无关的自动化量子子电路综合工具包的演示

量子计算机已成为当代现实，从几十年前仅有两个量子比特的机器，发展为可通过云访问、具有数十、数百甚至少数情况下数千个量子比特的设备。尽管此类硬件存在噪声且规模仍相对较小，但可操作量子比特数量的不断增加带来了另一挑战：如何开发可在这些机器上执行的、现已颇具规模的量子电路。手动为任何有意义规模的规格准备电路，往好里说繁琐乏味，往坏里说不可能，这就产生了对自动化的需求。本文描述了一个用于综合、编译与优化的自动化量子软件工具包，它将经典指定的不可逆函数转换为既独立于技术又依赖于技术的量子电路。我们还描述并分析了该工具包在三种情境下的应用——量子只读存储器、量子随机数生成器与量子预言机——并展示了该工具包从经典函数输入到依赖技术的量子电路输出的端到端特性。此外，我们说明了该工具包如何实现超越电路综合的研究，包括综合与优化方法的比较，以及对即便已被深入研究的量子算法的更深理解。随着量子硬件持续发展，此类量子电路工具包将在实现其潜力中发挥关键作用。