DPRQ: un algoritmo di instradamento dei qubit basato sulla programmazione dinamica per la comunicazione collettiva nel calcolo quantistico distribuito

Abstract degli autori

Il calcolo quantistico distribuito (DQC) offre un approccio promettente per aumentare la capacità di calcolo quantistico superando i limiti di risorse di un singolo processore quantistico. Tuttavia, la comunicazione tra nodi rimane un importante collo di bottiglia per il DQC, a causa della distribuzione inefficiente e soggetta a errori dell’entanglement. Ottimizzare la comunicazione tra nodi può non solo ridurre la quantità di risorse di entanglement necessarie per eseguire un circuito quantistico, ma anche migliorare la velocità di esecuzione e l’accuratezza dei risultati. Questo articolo propone DPRQ, un algoritmo di instradamento dei qubit che riduce al minimo la comunicazione tra nodi nei circuiti quantistici distribuiti suddivisi in blocchi di comunicazione collettiva. A differenza degli approcci attuali, che utilizzano strategie greedy di instradamento dei qubit a livello di blocco, DPRQ impiega una tecnica basata sulla programmazione dinamica, incentrata sull’ottimizzazione globale a livello di circuito e in grado di tenere conto delle dipendenze tra blocchi. Abbiamo valutato DPRQ su quattro insiemi di circuiti quantistici e in diverse configurazioni di DQC. I risultati dimostrano che, rispetto al compilatore per DQC basato sulla comunicazione collettiva QuComm, considerato all’avanguardia, l’innovativa strategia di instradamento di DPRQ riduce in media del 24,40% la comunicazione tra nodi, con una riduzione massima dell’85,06%.