동적 양자 회로 자동 컴파일 프레임워크

동적 양자 회로는 중간 회로 측정(MCM) 및 피드포워드 연산을 포함하며, 양자 정보 조작에 필수적입니다. 이는 양자 오류 수정, 양자 순간이동, 특정 상태 준비, 장거리 얽힘 게이트 구현 및 양자 알고리즘의 자원 오버헤드 감소 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 본 논문은 이러한 동적 양자 회로를 자동 컴파일하는 새로운 프레임워크인 AC/DC를 제안합니다. AC/DC는 수치 최적화 기반 회로 합성 방법을 활용하여 임의의 유니터리 연산자나 상태를 준비하는 동적 양자 회로를 생성합니다. 주요 기여는 MCM 및 피드포워드 연산을 통합한 최적화 목적 함수를 도입하고, 이를 널리 사용되는 오픈소스 양자 회로 합성 프레임워크에 내장한 것입니다. 우리는 AC/DC를 통해 장거리 얽힘 게이트, 회로 최적화, 격자 시뮬레이션 및 상태 준비를 위한 동적 회로를 성공적으로 생성했으며, 시뮬레이션 및 실제 양자 하드웨어 검증을 마쳤습니다. 또한, MCM 및 게이트 오류의 영향을 평가하는 노이즈 분석을 수행하여 동적 회로가 상당한 이점을 제공하는 시나리오를 식별했습니다. 본 프레임워크로 생성된 동적 회로는 회로 깊이를 크게 줄이고, 일부 경우 게이트 수도 감소시키는 상당한 개선을 보였습니다. 본 연구는 동적 양자 회로를 생성하는 최초의 실용적인 절차로, 근시일 내 양자 컴퓨터를 위한 향상된 회로 생성 및 최적화 방법의 길을 열었습니다.