OpenQARP: un framework modulare per la ricerca sulle applicazioni quantistiche

Abstract degli autori

Presentiamo OpenQARP, l’Open Quantum Application Research Package: un framework Python open source per la ricerca sulle applicazioni quantistiche, basato su un core C++ compilato. In OpenQARP, un’applicazione è assemblata a partire da una libreria di algoritmi che coordina tre livelli intercambiabili: i blocchi descrivono i circuiti, le primitive descrivono cosa estrarre da essi e i motori descrivono come eseguirli. La release copre metodi che vanno da quelli per il breve termine a quelli tolleranti ai guasti, affrontando problemi che spaziano dalla struttura elettronica all’ottimizzazione combinatoria, con compilazione consapevole del dispositivo, circuit cutting e stima delle risorse, il tutto basato su un unico insieme di convenzioni numeriche che il codice deve rispettare. Ogni funzionalità numerica è verificata rispetto a un oracolo indipendente e ogni tempo di esecuzione pubblicato è accompagnato da una verifica di correttezza. Nel confronto con OpenFermion, Qiskit/Aer, PennyLane/Lightning, Qulacs, qsim e pytket, OpenQARP è da uno a due ordini di grandezza più veloce nell’algebra degli operatori e si colloca tra i più veloci nella simulazione. Eguaglia i compilatori maturi per numero di gate a due qubit e consente di esprimere un algoritmo completo nelle righe di codice richieste da un framework, anziché nel codice infrastrutturale richiesto da uno stack di primitive.