高效 transpile OpenQASM 3.0 动态电路到 CUDA-Q：性能与表达性优势
量子物理
2026-04-14 v1 新兴技术
性能
摘要
具有 mid-circuit measurement（电路中逐点测量）和经典馈送的动态量子电路是容错缓解、自适应相位估计和变分量子本征求解器（VQE）等近期算法的关键。然而，跨框架 transpile 这些程序仍具有挑战，由于控制流和测量语义的支持不一致。我们提出了一个 transpile 流水线，将带有经典控制结构（条件语句和有限循环）的 OpenQASM 3.0 程序转换为优化后的 CUDA-Q C++ 内核，利用 CUDA-Q 的原生 mid-circuit measurement 和 host-language 控制流，将动态模式无需静态电路展开地转换为 CUDA-Q。我们的开源框架在源自 IBM Quantum 经典馈送指南的综合测试套件上验证，包括条件复位、if-else 分支、多位谓词和顺序馈送，以及具有运行时参数优化的 VQE 风格参数化电路。实验表明，生成的 CUDA-Q 内核通过避免分支复制来减少电路深度，通过低延迟经典反馈提高执行效率，通过直接将 OpenQASM 3.0 控制结构映射到 C++ 控制流增强代码可读性，从而将 OpenQASM 3.0 的可移植电路规范与 CUDA-Q 面向 NISQ 应用的性能导向执行模型桥接起来，实现动态电路能力。
引用
@article{arxiv.2604.11599,
title = {Efficient Transpilation of OpenQASM 3.0 Dynamic Circuits to CUDA-Q: Performance and Expressiveness Advantages},
author = {Vinooth Kulkarni and Jaehyun Lee and Adam Hutchings and Anas Albahri and Jai Nana and Shuai Xu and Vipin Chaudhary},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.11599},
year = {2026}
}
备注
5 Pages, Published in QCNC 2026 conference