بهینه سازی هزینه ارتباطات آگاه از افرازبندی اولیه در محاسبات کوانتومی توزیع شده

به دلیل پیچیدگی های ساخت کامپیوترهای کوانتومی، برای داشتن یک کامپیوتر کوانتومی بزرگ، یک راه حل مناسب، ساختن شبکه ای از کامپیوترهای کوانتومی با اندازه محدود است که از طریق یک کانال کوانتومی یا کلاسیک به هم پیوند شده اند و میتوانند رفتار کل سیستم کوانتومی را اجرا کنند. به عبارتی مدل مدار محاسبات کوانتومی می تواند به صورت محاسبات کوانتومی توزیع شده گسترش یابد که در آن هر زیرسیستم داده- های خود را به صورت تقاضا از طریق کانال ارتباطی به قسمتهای د یگر ارسال میکند. یک مکانیسم قابل اعتماد برای چنین ارتباطی با استفاده از مفهوم مخابره از راه دور کوانتومی بین گره های یک سیستم کوانتومی توز یع شده است. به حداقل رساندن تعداد مخابرات از راه دور کوانتومی بین گره های یک کامپیوتر کوانتومی توزیع شده به عنوان معیاری برای سنجش بهره وری آن در نظر گرفته شده است. در کار مشابه قبلی، یک روش برای بهینه سازی تعداد مخابرات کوانتومی بین دو بخش یک سیستم کوانتومی توزیع شده ارائه شده است و با استفاده از یک الگوریتم پیشنهادی، هزینه ارتباطات (تعداد مخابره از راه دورهای کوانتومی) را در بین دو بخش این مدار کوانتومی توزیع شده بهینه میکند. مشخص است که با تغییر افرازبندی اولیه، میتوان به جوابهای دیگری رسید. در این مقاله، مدار کوانتومی به یک گراف وزندار نگاشت میشود و به سه روش افراز بندی گراف، یعنی kl ،fm و مبتنی بر الگوریتمهای ژنتیک، به دو بخش افراز میشود. روی هر افرازبندی، ادامه الگوریتم روش قبلی برای بهینه سازی هزینه ارتباطات اجرا شده و در نهایت خروجی با کمینه تعداد هزینه ارتباطات گزارش میشود. نتایج اجرا بر روی مدارهای محک نشان میدهد روش پیشنهادی نسبت به روش قبلی هزینه ارتباطات را به طور متوسط% 12.51 کاهش میدهد

initial partitioning-aware optimization of communication cost in the distributed quantum computing

due to the complexities of making quantum computers, to have a large quantum computer, a viable solution is to build a network of quantum computers of finite size that are interconnected through a quantum or classical channel and can handle the whole behavior of the quantum system. in other words, the quantum computing circuit model can be extended to distributed quantum computing, where each subsystem transmits its data to other parts on demand via a communication channel. a reliable mechanism for such communication is distributed using the concept of quantum telecommunication between nodes of a quantum system. minimizing the number of quantum telecommunications between nodes of a distributed quantum computer is considered as a measure of its productivity. in a previous work, a method for optimizing the number of quantum telecommunications between two parts of a distributed quantum system is presented. it starts with a quantum circuit that is initially divided into two parts. then, using a proposed algorithm, it optimizes the communication cost (number of quantum telecommunications) between the two parts of this distributed quantum circuit. obviously, changing the initial configuration can lead to other solutions. in this paper, the quantum circuit is mapped to a weighted graph and is divided into three partitions by three graph partitioning methods, namely kl, fm and genetic algorithms. on each partition, a continuation algorithm of the previous method to optimize the communication cost is implemented and finally the output with the minimum number of communication costs is reported. the results of the test on the test circuits show that the proposed method reduces the communication cost by 12.51% on average .