“快速成为平方：量子工具链的快速二次化方法”

《ACM Transactions on Quantum Computing》：It’s Quick to be Square: Fast Quadratisation for Quantum Toolchains

研究量子计算中自动转换PUBO到QUBO的方法，提升效率并解决行业应用中的硬件兼容性问题，尤其在NISQ硬件环境下优化计算优势。

　　

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摘要

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量子计算机的许多预期应用场景都涉及优化过程。虽然有许多算法原语可以执行所需的计算，但最终都归结为对量子比特进行操作的量子门，其操作顺序取决于目标函数的结构和目标硬件的特性。当问题表示的结构与执行硬件的结构和边界条件不匹配时，可能会出现各种降低计算效率的开销，从而可能抵消任何潜在的量子优势。

因此，在量子计算中，自动转换问题表示方式非常重要，因为针对人类的描述需要被转化为可以在量子计算机上“执行”的形式。数学上等价的表述根据硬件、算法和问题的具体细节，可能会导致截然不同的非功能性结果。鉴于当前噪声中等规模量子（NISQ）硬件的现状，这些效应比在经典计算中更为显著。同样，转换本身的效率也很重要，因为转换表示方式所带来的开销可能会轻易消除潜在的量子优势。在本文中，我们考虑了一类特定的高级表示形式，即PUBOs，并设计了新的自动转换机制，将其转换为广泛使用的QUBOs，从而显著提高了效率和灵活性。此外，我们对行业相关的问题表述及其转换为量子特定表示的方式进行了全面研究，识别出在扩展性能方面存在的重大障碍，并展示了如何克服这些障碍。

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