兩位UCLA計算機科學(xué)家表明，現(xiàn)有的編譯器(告訴量子計算機如何使用其電路執(zhí)行量子程序)會抑制計算機實現(xiàn)最佳性能的能力。具體來說，他們的研究表明，改進(jìn)量子編譯設(shè)計可以使計算速度比目前演示的速度快45倍。

所述計算機科學(xué)家創(chuàng)建了一個家庭基準(zhǔn)量子的電路與已知的最佳深度或尺寸。在計算機設(shè)計中，電路深度越小，可以更快地完成計算。較小的電路也意味著可以將更多的計算打包到現(xiàn)有的量子計算機中。量子計算機設(shè)計師可以使用這些基準(zhǔn)來改進(jìn)設(shè)計工具，從而找到最佳的電路設(shè)計。

加州大學(xué)洛杉磯分校薩穆里分校工程學(xué)院杰出的計算機科學(xué)教授，首席研究員Jason Cong說：“我們相信'先測量，然后改進(jìn)'的方法。” “現(xiàn)在，我們已經(jīng)揭示了巨大的最優(yōu)差距，我們正在開發(fā)更好的量子編譯工具，我們希望整個量子研究界也能這樣做。”

叢和研究生Daniel(Bochen)Tan在四種最常用的量子編譯工具中測試了他們的基準(zhǔn)。一項詳細(xì)研究他們的研究的研究發(fā)表在IEEE Transactions on Computers上，是同行評審的期刊。

Tan和Cong已制定了名為QUEKO的基準(zhǔn)測試，該基準(zhǔn)測試是開源的，可在軟件存儲庫GitHub上獲得。

量子計算機利用量子力學(xué)同時執(zhí)行大量計算，這有可能使它們比當(dāng)今最好的超級計算機成倍地更快，更強大。但是，在將這些設(shè)備移出研究實驗室之前，需要解決許多問題。

例如，由于量子電路工作方式的敏感性，微小的環(huán)境變化(例如較小的溫度波動)會干擾量子計算。當(dāng)這種情況發(fā)生時，量子電路被稱為退相干-也就是說它們一旦編碼就丟失了信息。

康說：“如果我們能通過更好的布局綜合將電路深度減半，那么我們就可以有效地使量子器件退相干的時間加倍。”

康補充說：“這項編譯研究可以有效地延長時間，這相當(dāng)于在實驗物理學(xué)和電氣工程領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步。” “因此，我們希望這些基準(zhǔn)能夠激發(fā)學(xué)術(shù)界和整個行業(yè)發(fā)展更好的布局綜合工具，從而有助于推動量子計算的發(fā)展。”

Cong和他的同事在2000年代初期曾做出類似的努力，以優(yōu)化經(jīng)典計算機中的集成電路設(shè)計。這項研究僅使用優(yōu)化的布局設(shè)計就有效地推動了計算機處理速度的兩代進(jìn)步，從而縮短了構(gòu)成電路的晶體管之間的距離。無需對技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行任何其他重大投資，例如在物理上縮小電路本身，就可以實現(xiàn)這種具有成本效益的改進(jìn)。

UCLA量子科學(xué)與工程中心的執(zhí)行主任Mark Gyure說：“當(dāng)今存在的量子處理器受到環(huán)境干擾的極大限制，這嚴(yán)重限制了可以執(zhí)行的計算時間。”研究。“這就是為什么康教授團隊最近的研究結(jié)果如此重要的原因，因為它們已經(jīng)表明，迄今為止，大多數(shù)量子電路的實現(xiàn)都可能效率極低，而經(jīng)過更優(yōu)化地編譯的電路可以使執(zhí)行更長的算法。這可能導(dǎo)致當(dāng)今的處理器解決了比以前想象的要有趣得多的問題。這對于該領(lǐng)域來說是極其重要的進(jìn)步，而且令人興奮。”