Verwendung evolutionärer Algorithmen zur Optimierung von Quantenschaltkreisen unter der Berücksichtigung von Noise

Verwendung evolutionärer Algorithmen zur Optimierung von Quantenschaltkreisen unter der Berücksichtigung von Noise

Abstract:

Noise stellt eine allgegenwärtige Herausforderung in der NISQ-Ära des Quantum Computings dar. Seine starke Auswirkung auf die Hardware eines Quantencomputers verfälscht die Ergebnisse von Quantenschaltkreisen, insbesondere bei steigender Qubitanzahl und Schaltkreistiefe. Verschiedene Schaltkreisarchitekturen, die ähnliche Zustände erzeugen, können allerdings unterschiedlich starkem Noise ausgesetzt sein. Diese Arbeit präsentiert einen evolutionären Algorithmus, dessen Ziel es ist, für einen gegebenen Schaltkreis einen äquivalenten, weniger noisy Schaltkreis zu finden. Die Fitnessfunktion des Algorithmus bewertet dabei die Schaltkreise anhand ihrer unter Noise betrachteten Fidelität im Vergleich zum Noise-freien Zustand des Zielschaltkreises. So wird der Evolutionsverlauf in Richtung einer Noise-reduzierten Lösung gelenkt. Die Ergebnisse der durchgeführten Experimente zeigen, dass der Algorithmus die parallel erstellte Random Baseline überwiegend übertraf und in einigen Fällen einen optimierten Schaltkreis im Vergleich zum Zielschaltkreis finden konnte. Dadurch zeigt sich das Potential evolutionärer Algorithmen zur Noise-Reduktion. Die Skalierbarkeit des vorgestellten Algorithmus ist jedoch stark begrenzt.

Autor/in:

Maria Trainer

Betreuer:

Studentische Abschlussarbeit | Veröffentlicht Mai 2025 | Copyright © QAR-Lab
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