Hardware-aware and Resource-efficient Circuit Packing and Scheduling on Trapped-Ion Quantum Computers
Fordham University（福特汉姆大学）；University of South Florida（南佛罗里达大学）；University of Washington（华盛顿大学）
CircPack是一种面向硬件的量子电路打包框架，通过二维打包问题和硬件特定约束，提高囚离子量子计算机的保真度、利用率和层减少，提升量子云计算效率。
2025-12-24 quant-ph
Online Scheduled Execution of Quantum Circuits Protected by Surface Codes
量子线路是表达量子信息处理任务的首选形式。量子线路设计自动化方法大多使用瀑布方法，并认为高级电路描述是硬件不可知的。这种假设导致了静态电路的观点：量子比特和量子门的数量在电路执行之前就确定了，并且一切都被认为是可靠的，故障概率为零。实现可靠的容错量子计算存在许多不同的方案，不同的方案适用于不同的体系结构。一些大型实验小组正在开发非常适合被表面量子纠错码保护的架构。这样的电路可能包括不可靠的逻辑元件，例如状态蒸馏，其故障只能在其实际执行之后确定。因此，实际的逻辑电路，正如许多团体所设想的那样，很可能具有动态结构。这就需要对它们的执行进行在线调度：只有在前面的元素完成执行之后，才能确切地知道需要执行什么。这项工作表明，调度共享的相似之处，地点和路线的方法。本文还介绍了第一个用表面码保护的量子线路的在线加密器。通过比较新方法和静态调度的表面码保护容错电路的调度效率，突出了调度效率。
2017-11-04 quant-ph
Error Mitigation in Quantum Computers through Instruction Scheduling
量子系统具有展示显著的计算优势的潜力，但是当前的量子设备遭受错误的快速积累，这阻止了量子信息在延长的时间段内的存储。量子位与其环境以及彼此之间的无意耦合给计算增加了显著的噪声，需要改进方法来对抗退相干，以提高量子算法在真实机器上的性能。虽然许多现有的减少错误的技术依赖于向电路添加额外的门，校准新的门，或延长电路的运行时间，但本文的主要贡献是利用量子程序中已经存在的门，而不延长电路持续时间。我们利用电路松弛的单量子位门发生在空闲窗口，调度门，使他们的时间可以抵消一些错误。自旋回波校正，减轻空闲量子位的退相干作为这项工作的灵感。然而，理论模型无法捕获NISQ设备中的所有噪声源，因此需要实际解决方案，以更好地最大限度地减少量子机器中不可预测的错误的影响。本文介绍了TimeStitch：一个新的框架，精确定位的最佳执行调度单量子位门在量子线路。TimeStitch作为编译通道实现，利用量子计算的可逆性来促进电路在真实量子机器上的成功。
2021-11-10 quant-ph
BQA: A High-performance Quantum Circuits Scheduling Strategy Based on Heuristic Search
当前，量子计算正以其高并行性和高计算能力为许多领域带来新的解决方案而高速发展。但是，由于芯片工艺技术的原因，很难在量子芯片上实现所有量子比特的完全耦合，因此在将量子线路编译到物理芯片上时，需要通过插入交换门的方式，确保双量子比特门作用于一对耦合的量子比特。当大量的交换门被插入时，会造成很大的额外成本，导致量子线路的执行时间变长。本文设计了一种基于业务的交换门插入方法BQA（Busy Qubits Avoid）。我们利用量子比特上门数量的不平衡，试图隐藏交换门的开销。与此同时，我们也希望交换门对后续的双量子位门产生尽可能小的负面影响。我们设计了一个启发式函数，可以同时考虑这两点。与qiskit相比，用我们提出的方法优化的电路的执行时间仅为qiskit编译电路的0. 5倍。当双量子比特门的数目较大时，它将达到比一般情况更高的水平。这意味着更高的执行效率和更低的去相干错误率。
2022-09-08 quant-ph
Constraint-Optimal Driven Allocation for Scalable QEC Decoder Scheduling
Pukyong National University（釜庆国立大学）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
本文提出Constraint-Optimal Driven Allocation算法，通过全局电路结构优化，减少解码序列长度，提升资源利用效率和可扩展性。
2026-04-07 quant-ph
Clifford Gate Optimisation and T Gate Scheduling: Using Queueing Models for Topological Assemblies
Clifford门在Clifford+T电路的优化中起着重要作用。减少Clifford门的数量和深度，以及T门的最佳调度，影响执行量子线路的硬件和时间成本。本文主要研究表面量子纠错码保护电路。为表面码编译一个量子线路的结果被称为拓扑组装。我们使用排队论建模的编译程序集的一部分，评估模型，并作出经验观察，至少对于某些Clifford+T电路（例如加法器），该程序集的执行时间不会增加时，可用的硬件是有限的。这是一个有趣的属性，因为它表明T门调度和Clifford门优化有可能节省硬件和执行时间。
2019-06-14 cs.ET quant-ph
Idling error suppression through gate scheduling
Fujitsu Research, Fujitsu Limited（富士通研究所）；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）
提出一种无需额外门操作、通过调整量子门执行时序来抑制空闲错误的方法，数值模拟和硬件实验表明可显著提升计算精度，并给出理论框架。
2026-07-03 quant-ph
Simulating Circuit Layout for Distributed Quantum Computing
George Mason University（乔治梅森大学）；Florida Atlantic University（佛罗里达大西洋大学）
本文提出了一种用于分布式量子计算的电路布局模拟工具，通过分而治之的方法实现电路的编译和组装。
2025-12-24 quant-ph
Design of a Universal Logic Block for Fault-Tolerant Realization of any Logic Operation in Trapped-Ion Quantum Circuits
提出了一种用于量子线路的物理映射工具，该工具可以生成最优的通用逻辑块（Universal Logic Block，ULB），使其能够以最小的延迟执行任何逻辑容错（logical fault tolerant，FT）量子操作。量子物理映射器解决的操作调度、放置和量子位路由问题高度依赖于彼此。更确切地说，调度解决方案由于可能由于操作调度而产生的资源压力而影响可实现的放置解决方案的质量，而操作放置和量子位路由解决方案由于前驱操作和当前操作之间的所得距离而影响调度解决方案，这进而确定路由延迟。所提出的用于量子物理映射器的流程通过应用（i）松散调度步骤来捕获这些依赖性，所述松散调度步骤将初始量子数据流图转换成明确捕获量子计算的无克隆定理的图，并且然后基于修改的力导向调度方法来执行指令调度以最小化资源争用和量子线路延迟，（ii）放置步骤，其使用定时驱动的指令放置来最小化近似路由延迟，同时对前述强制引导的调度器进行迭代调用，以根据需要校正量子操作的调度级别，以及（iii）路由步骤，其找到量子位的路由延迟的动态值。除了量子物理映射器之外，还提出了一种通过检查映射到不同ULB大小上的不同FT量子操作的延迟并使用关于目标量子算法的关键路径上的操作的发生频率的信息来加权这些延迟来确定目标量子线路的单个最佳ULB大小的方法。
2015-01-12 cs.ET quant-ph
Deadline-Aware Scheduling of Distributed Quantum Circuits in Near-Term Quantum Cloud
本文提出了一种面向截止时间的分布式量子电路调度框架，通过高效导线切割技术在近期量子云中提升执行效率和请求处理能力。
2025-12-04 cs.NI quant-ph
Resource-aware scheduling of multiple quantum circuits on a hardware device
针对量子硬件多线路并行调度的布局质量、噪声与资源利用问题，提出整数线性规划方案保保真度与最近邻排布，又因问题NP难提出贪心启发式方法，显著提升27、127量子比特硬件的资源利用率。
2024-07-12 cs.DS cs.ET quant-ph
Magic-State Functional Units: Mapping and Scheduling Multi-Level Distillation Circuits for Fault-Tolerant Quantum Architectures
量子计算机最近取得了很大的进步，并且正在朝着有用的容错计算的方向发展。容错量子计算中的主要开销是产生高保真编码的量子比特，称为魔态，其能够实现可靠的纠错计算。我们提出了第一个详细的硬件功能单元的设计，实现时空优化的魔术状态工厂的表面码纠错机。遥远的量子比特之间的相互作用需要表面码编织物（芯片上的物理路径），这些编织物必须路由。魔态工厂是由一组复杂的辫子组成的电路，比以前的工作中考虑的量子线路更难布线[1]。本文探讨了调度技术的影响，如门重排和量子位重命名，我们提出了两种新的映射技术：辫子排斥和偶极矩辫子旋转。我们将这些技术与图划分和社区检测算法相结合，并进一步引入一个拼接算法，将子图映射到一个物理机器上。我们的研究结果表明，5.64倍的时空体积减少相比，以前最著名的魔术状态工厂的设计。
2018-09-05 cs.ET quant-ph
AlphaSyndrome: Tackling the Syndrome Measurement Circuit Scheduling Problem for QEC Codes
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Amazon Quantum Technologies（亚马逊量子技术）；University of Michigan, Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）
AlphaSyndrome通过优化综合征测量电路调度，显著降低逻辑错误率，适用于多种量子纠错码。
2026-02-05 cs.ET quant-ph
Efficient Circuit Cutting and Scheduling in a Multi-Node Quantum System with Dynamic EPR Pairs
本文提出 EC2S 系统，通过结合动态 EPR 对与电路切割技术，优化多节点量子系统中的子电路重构与调度，显著提升了保真度并大幅降低了系统开销。
2024-12-24 cs.DC quant-ph
Two-step approach to scheduling quantum circuits
随着扩大现有量子硬件的努力的进行，有必要以最小化操作数量的方式调度量子门。必须满足三个约束：特定算法中量子门的顺序或依赖性，任何量子位一次最多只能涉及一个门的事实，以及两个量子位门只能在连接的量子位之间实现的限制。最后一个方面意味着编译不仅取决于算法，还取决于硬件属性，如连通性。在这里，我们建议一个两步的方法，其中逻辑门最初计划忽略连接的考虑，而路由操作添加在稍后的步骤中的方式，最大限度地减少其开销。我们重新措辞的门调度的子任务，如边着色和最大子图同构的图形问题。虽然这种方法是通用的，但我们专门针对一维量子位阵列提出了一种交换操作数量最少的路由方案。作为一个实际应用，我们调度的量子近似优化算法在线性几何和量化减少门的数量和电路深度，结果从增加调度策略的效率。
2018-05-14 cs.ET quant-ph
Multi-qubit Lattice Surgery Scheduling
针对容错量子计算中的多量子比特长程操作，提出一种基于最早可用优先策略和Steiner树表示的格点手术调度方法，显著减少了门数量、电路长度及预期执行时间。
2024-06-10 cs.AR math.OC quant-ph
Fidelity-Aware Scheduling of Quantum Circuits on Multi-QPU Systems
针对多QPU系统，提出基于图神经网络的保真度感知调度框架，编译前估计各电路在各QPU上的保真度，以权衡执行保真度与并行性，近似最优分配并节省计算资源。
2026-09-16 cs.AI cs.ET quant-ph
QuMod: Parallel Quantum Job Scheduling on Modular QPUs using Circuit Cutting
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
本文提出一种多程序调度器，用于模块化量子系统，综合考虑量子比特映射、并行电路执行、子电路测量同步及量子处理器间动态电路的量子态传输。
2026-04-13 cs.DC cs.ET quant-ph
Scalable Circuit Cutting and Scheduling in a Resource-constrained and Distributed Quantum System
本文提出FitCut方法，将量子电路转换为加权图并结合社区发现与调度算法，在资源受限的多节点量子系统中实现高效电路切割，显著优于Qiskit Circuit Knitting Toolbox。
2024-05-07 cs.DC quant-ph
Consensus Protocols for Entanglement-Aware Scheduling in Distributed Quantum Neural Networks
Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Centre for Quantum Engineering, Science and Technology (QuEST), Imperial College London（伦敦帝国理工学院量子工程、科学与技术中心）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, American University of Beirut（贝鲁特美国大学电气与计算机工程系）
本文提出CEAS框架，通过量子共识协议与自适应纠缠管理实现分布式量子神经网络的鲁棒同步训练，提升在拜占庭攻击下的准确性和资源利用率。
2026-02-06 cs.NI quant-ph
Circuit decompositions and scheduling for neutral atom devices with limited local addressability
针对中性原子架构缺乏单量子比特旋转局部寻址能力的问题，提出一种优化的编译器流水线，通过线路分解与调度最小化全局门数量及旋转量，使线路持续时间最高加速53.8倍并显著提升保真度。
2024-09-23 cs.AR cs.ET quant-ph
Optimized Quantum Circuit Partitioning
本文的主要目标是改善分布式量子线路中的通信开销。为此，我们提出了一种方法，用于从单片量子电路生成分布式量子电路，使得分布式量子线路的分区之间的通信最小化。因此，以较低的成本执行分布式组件之间的通信。与现有工作相比，我们的方法可以有效地将量子线路映射到适当数量的分布式组件中。由于隐形传态通常是用于连接分布式量子线路中的组件的协议，因此我们的方法最终减少了隐形传态的数量。将该方法应用于标准量子电路的结果表明了该方法的有效性，并表明划分是构造分布式量子线路的必要步骤。
2020-05-23 cs.DS quant-ph
Qurator: Scheduling Hybrid Quantum-Classical Workflows Across Heterogeneous Cloud Providers
Indiana University Bloomington（印第安纳大学布鲁明顿分校）；University of Notre Dame（圣母大学）
Qurator通过联合优化队列时间和电路保真度，解决量子云调度挑战，利用动态DAG模型和统一的对数成功率评分，实现高效调度。
2026-10-27 cs.OS quant-ph
Advanced Scheduling Strategies for Distributed Quantum Computing Jobs
Tyndall National Institute（廷德尔国家研究所）；University of Parma（帕尔马大学）
本文提出并评估了多种调度策略，以优化分布式量子计算任务的资源利用和执行效率，针对不同任务类型和网络条件进行比较。
2026-08-03 cs.DC cs.PF quant-ph
NISQ circuit compilation is the travelling salesman problem on a torus
噪声中等规模量子计算机（NISQ）预计将执行高达几百个量子位的量子线路。这些电路必须符合NISQ架构的限制，关于量子位分配和多量子位门的执行。量子线路编译（QCC）取一个兼容电路，输出一个兼容电路.经典的优化方法可以用于QCC吗？编译是一个已知的组合问题，可以通过两种类型的操作来解决：1）量子比特分配，以及2）门调度。我们非正式地表明，这两个操作形成一个离散环。QCC的搜索景观是二维离散环面，其中顶点表示电路量子位如何分配给NISQ寄存器的配置。环面的边缘加权调度电路门的成本。我们的方法的新颖性利用了电路的门列表是循环的这一事实：编译可以从任何门开始，只要所有的门都将被处理，并且编译后的电路具有正确的门顺序。我们的工作弥合了经典电路设计自动化和新兴的量子线路优化领域之间的理论和实践差距。
2021-02-09 cs.DS cs.ET cs.SE
