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计算机科学 > 软件工程

arXiv:2507.09682 (cs)
[提交于 2025年7月13日 ]

标题: OrQstrator:一种用于高级量子电路优化的AI驱动框架

标题: OrQstrator: An AI-Powered Framework for Advanced Quantum Circuit Optimization

Authors:Laura Baird, Armin Moin
摘要: 我们提出了一种新方法,OrQstrator,这是一个模块化框架,用于在噪声中等规模量子(NISQ)时代进行量子电路优化。 我们的框架由深度强化学习(DRL)驱动。 我们的编排引擎智能地在三种互补的电路优化器之间进行选择:一个基于DRL的电路重写器,通过学习的重写序列来减少深度和门的数量;一个领域特定的优化器,执行高效的局部门重新合成和数值优化;一个参数化的电路实例生成器,在门集转换期间通过优化模板电路来提高编译效果。 这些模块由一个中央编排引擎协调,该引擎根据电路结构、硬件约束和后端感知性能特征(如门数量、深度和预期保真度)学习协调策略。 该系统输出一个针对硬件感知的编译和执行优化后的电路,利用现有最先进的方法NISQ Analyzer的技术来适应后端约束。
摘要: We propose a novel approach, OrQstrator, which is a modular framework for conducting quantum circuit optimization in the Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) era. Our framework is powered by Deep Reinforcement Learning (DRL). Our orchestration engine intelligently selects among three complementary circuit optimizers: A DRL-based circuit rewriter trained to reduce depth and gate count via learned rewrite sequences; a domain-specific optimizer that performs efficient local gate resynthesis and numeric optimization; a parameterized circuit instantiator that improves compilation by optimizing template circuits during gate set translation. These modules are coordinated by a central orchestration engine that learns coordination policies based on circuit structure, hardware constraints, and backend-aware performance features such as gate count, depth, and expected fidelity. The system outputs an optimized circuit for hardware-aware transpilation and execution, leveraging techniques from an existing state-of-the-art approach, called the NISQ Analyzer, to adapt to backend constraints.
评论: IEEE国际量子计算与工程会议(QCE)2025 - 扩展摘要
主题: 软件工程 (cs.SE) ; 人工智能 (cs.AI); 新兴技术 (cs.ET)
引用方式: arXiv:2507.09682 [cs.SE]
  (或者 arXiv:2507.09682v1 [cs.SE] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.09682
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Armin Moin [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 7 月 13 日 15:38:39 UTC (333 KB)
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