[發(fā)明專利]一種基于云平臺(tái)的量子芯片性能模擬分析系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011092824.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114357685A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐華;胡巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海昆峰量子科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q10/06
• 代理公司: 上海宏京知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31297
• 代理人: 閆亞

本發(fā)明提供一種基于云平臺(tái)的量子芯片性能模擬分析系統(tǒng)，涉及量子計(jì)算領(lǐng)域，所述系統(tǒng)包括量子芯片架構(gòu)定義模塊、量子算法及程序測(cè)試集合模塊、量子程序轉(zhuǎn)化適配及模擬運(yùn)行模塊、監(jiān)控及數(shù)據(jù)收集模塊、芯片性能展示分析模塊；并且，所述系統(tǒng)基于云平臺(tái)設(shè)置，供用戶遠(yuǎn)程訪問(wèn)。本發(fā)明對(duì)量子芯片的不同體系結(jié)構(gòu)，特別是不同連通性及邏輯門設(shè)置下的芯片性能進(jìn)行模擬分析，并且基于云平臺(tái)的高性能計(jì)算能力，可以支持對(duì)多種架構(gòu)、復(fù)雜度較高的量子芯片的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行高通量的模擬，有效加速量子芯片設(shè)計(jì)研發(fā)的迭代速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子計(jì)算領(lǐng)域，特別是涉及一種基于云平臺(tái)的量子芯片性能模擬分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片的研發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行大量的計(jì)算以對(duì)設(shè)計(jì)的芯片性能進(jìn)行模擬預(yù)估，從而有效加速研發(fā)的迭代速度。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片研發(fā)類似，量子芯片的研發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員也需要進(jìn)行大量的計(jì)算以對(duì)設(shè)計(jì)的芯片性能進(jìn)行模擬預(yù)估，根據(jù)模擬預(yù)估結(jié)果來(lái)對(duì)芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以提升芯片研發(fā)的迭代速度，并且由于傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片最小單元是三極管，通過(guò)系統(tǒng)總線連接，不存在連通性問(wèn)題，量子芯片則需要考慮連通性等問(wèn)題。

目前，已經(jīng)發(fā)布的量子計(jì)算云平臺(tái)(例如IBM-Q，QuTech的Quantum Inspire，Rigetti Computing的QCS等)，支持用戶在線進(jìn)行量子計(jì)算模擬以及使用芯片運(yùn)行量子計(jì)算程序。但是，已經(jīng)發(fā)布的量子計(jì)算云平臺(tái)并不支持用戶進(jìn)行量子芯片本身的性能模擬分析。并且，當(dāng)前尚未有可以專門針對(duì)量子芯片架構(gòu)、連通性以及性能等進(jìn)行模擬分析的平臺(tái)，因此，量子芯片的設(shè)計(jì)人員只能基于自身的經(jīng)驗(yàn)或者簡(jiǎn)單的計(jì)算程序，對(duì)設(shè)計(jì)的量子芯片性能做一定的模擬估計(jì)，這種方式，無(wú)法滿足當(dāng)前量子芯片日益復(fù)雜的設(shè)計(jì)需要，限制了芯片研發(fā)迭代速度的提升。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于云平臺(tái)的量子芯片性能模擬分析系統(tǒng)，為基于云平臺(tái)的面向量子計(jì)算芯片設(shè)計(jì)的專業(yè)模擬分析系統(tǒng)，能夠?qū)Σ煌w系結(jié)構(gòu)的量子芯片，特別是不同連通性及邏輯門設(shè)置下的芯片性能進(jìn)行模擬分析。

本發(fā)明提供一種基于云平臺(tái)的量子芯片性能模擬分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括量子芯片架構(gòu)定義模塊、量子算法及程序測(cè)試集合模塊、量子程序轉(zhuǎn)化適配及模擬運(yùn)行模塊、監(jiān)控及數(shù)據(jù)收集模塊、芯片性能展示分析模塊；

所述量子芯片架構(gòu)定義模塊用于定義特定結(jié)構(gòu)量子芯片的結(jié)構(gòu)參數(shù)，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括平面結(jié)構(gòu)或立體幾何結(jié)構(gòu)、量子比特之間的連通性、量子比特之間的門操作類型和門操作參數(shù)；

所述量子算法及程序測(cè)試集合模塊用于獲取預(yù)定義的量子算法及程序測(cè)試集合；

所述量子程序轉(zhuǎn)化適配及模擬運(yùn)行模塊包括量子程序轉(zhuǎn)化器、量子程序模擬器；所述量子程序轉(zhuǎn)化器用于將預(yù)定義的量子算法及程序測(cè)試集合轉(zhuǎn)化為在特定結(jié)構(gòu)量子芯片上運(yùn)行的量子算法及程序測(cè)試集合；所述量子程序模擬用于模擬運(yùn)行轉(zhuǎn)化前后的量子算法及程序；

所述監(jiān)控及數(shù)據(jù)收集模塊用于系統(tǒng)整體流程、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，返回監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并且用于各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)回流、存儲(chǔ)；

所述芯片性能展示分析模塊用于各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)匯總展示。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)工作流程如下：

步驟一：通過(guò)量子芯片架構(gòu)定義模塊定義特定結(jié)構(gòu)量子芯片的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)包括平面結(jié)構(gòu)及立體幾何結(jié)構(gòu)、量子比特之間的連通性、量子比特之間的門操作類型和門操作參數(shù)；

步驟二：通過(guò)量子算法及程序測(cè)試集合模塊量子芯片架構(gòu)定義模塊獲取一組預(yù)定義的量子算法及程序測(cè)試集合；

步驟三：通過(guò)量子程序轉(zhuǎn)化適配及模擬運(yùn)行模塊將預(yù)定義的量子算法及程序測(cè)試集合轉(zhuǎn)化為在特定結(jié)構(gòu)量子芯片上運(yùn)行的量子算法及程序測(cè)試集合，并且模擬運(yùn)行轉(zhuǎn)化前后的量子算法及程序；

步驟四：通過(guò)監(jiān)控及數(shù)據(jù)收集模塊收集、存儲(chǔ)量子算法及程序轉(zhuǎn)化前后的運(yùn)行指標(biāo)參數(shù)；