Genesis：面向混合 CV-DV 量子计算机的哈密顿模拟编译框架

本文介绍 Genesis，这是首个支持在混合连续变量 (CV) 和离散变量 (DV) 量子计算系统上进行哈密顿模拟的编译器。Genesis 是一个两层编译系统。在第一层，它将输入哈密顿量分解为目标混合 CV-DV 量子计算机的本机指令集中的基准门。在第二层，它处理 qumodes/量子位的映射与路由，以实现来自第一层分解的门的远程相互作用。与典型实现依赖类似量子位（或 DV-only 系统）中 SWAP 原语的做法不同，我们提出了一种针对混合 CV-DV 系统的集成式设计，将连接感知门合成与光束分离器 SWAP 插入相结合。我们还引入了一种类似 OpenQASM 的领域特定语言 (DSL)，称为 CVDV-QASM，用于将哈密顿量表示为 Pauli 指数和来自混合 CV-DV 门组的基本门序列。Genesis 已成功编译了包括玻色- Hubbard 模型、$\mathbb{Z}_2-$希格斯模型、Hubbard-Holstein 模型、Heisenberg 模型和电子-声子耦合哈密顿量在内的多个重要哈密顿量，这些模型在量子场论、凝聚态物理和量子化学等领域至关重要。我们的实现已在 Genesis-CVDV-Compiler(https://github.com/ruadapt/Genesis-CVDV-Compiler) 上提供。