7、近期量子计算中的多程序机制解析

近期量子计算中的多程序机制解析

在量子计算领域，多程序机制对于提升硬件利用率和计算效率至关重要。本文将深入探讨多程序机制在近期量子计算中的应用，包括不同算法的性能比较、新型方法的提出以及在实际量子算法中的应用。

1. 算法性能比较

1.1 不同算法在多电路执行时的表现

在 IBM Q 65 Manhattan 上同时执行多个电路时，对 HA、PHA 和 QHSP 三种算法进行了比较。
-同时执行三个电路：QHSP 在大多数情况下优于 HA，与 HA 相比，执行三个和四个电路时，保真度分别提高了 5.3% 和 13.3%，且插入的门数量始终减少。与 PHA 相比，保真度分别下降了 1.5% 和 6.4%，但额外门的数量几乎相同。
-同时执行四个电路：同样呈现出类似的性能差异。
-大基准测试：在 IBM Q 27 Toronto 和 IBM Q 65 Manhattan 上编译大尺寸的同时执行电路时，与 HA 相比，QHSP 的额外门数量分别减少了 23.2% 和 15.6%；与 PHA 相比，额外门数量分别增加了 0.9% 和 6.4%。

1.2 结果分析

PHA 在独立执行时总是优于 HA，原因如下：
1.初始映射：两种算法的初始映射基于随机过程，但 PHA 首先将随机过程限制在可靠且连接良好的小分区空间内，而不是 HA 使用的整个硬件空间。因此，只需十次试验，PHA 就能找到更好的初始映射。
2.