线图量子比特路由：从笼目到重六边形及其他

量子计算机有潜力超越经典计算机，但目前能力有限。其中一个限制是量子比特之间连接的受限性，这由硬件的耦合图所刻画。这一限制对运行需要不同于硬件所能提供耦合图的算法提出了挑战。为克服该挑战并充分利用硬件，高效的量子比特路由策略是必要的。在本文中，我们引入线图量子比特路由，一种在算法耦合图为线图且硬件耦合图为重图时路由量子比特的通用方法。线图量子比特路由快速、确定且有效；它所需的经典计算代价至多随原始电路中门的数量呈二次方增长，同时产生的电路其SWAP开销至多仅为原始电路中两量子比特门数量的两倍。我们实现了线图量子比特路由，并展示了其在将笼目、棋盘和手里剑晶格上的量子电路分别映射到具有重六边形、重正方形和重正方形-八边形耦合图的硬件上的有效性。基准测试表明，线图量子比特路由在所需经典挂钟时间以及所求解质量上均能优于既有的通用方法。线图量子比特路由在基于晶格模型的量子模拟中具有直接应用，并有助于探索近期量子硬件的能力。