🎶 Quantum Computing에서 사용되는 다양한 개념들에 대해서 살펴보고 이해해보도록 하자!
1. Quantum Computing Workflow
양자 컴퓨팅을 이용해 문제를 해결하기 위해 수행되는 일련의 단계로,
문제 정의 -> 양자 회로 설계 -> 양자 프로그램 작성 -> 실행 및 결과 획득 ->
오류 교정 -> 결과 해석 및 활용 -> 반복 및 개선
의 흐름을 따른다.
2. Circuit Synthesis
양자 컴퓨팅에서 추상적인 양자 알고리즘을 물리적인 양자 회로로 변환하는 과정을 의미하며, 추상적인 양자 알고리즘을 수학적 표현 및 논리 게이트 수준에서 기술하는 것을 말한다.
Synthesis 과정에서 가장 중요한 것은 불필요한 양자 게이트를 제거하여 게이트 수를 최소화하는 것인데, 무엇보다도 SWAP gate의 개수를 줄이는 것이 양자 회로의 오류 가능성을 줄이는 데 결정적인 역할을 한다.
(🎃 SWAP gate에 대한 내용은 다음 포스트를 참고하길 바란다.)
Quantum computing - Quantum circuits (SWAP gate, Measurement, and Toffoli gate)
Quantum computing - Quantum circuits (SWAP gate, Measurement, and Toffoli gate)
🎶Quantum circuits에 대해 알아보자! (🎞️ Let's find out about Quantum circuits.) 1. Circuit swapping two qubits: 두 qubits의 상태를 바꾸는 회로로써, 다음과 같이 3개의 CNOT gate를 사용해 구현한다. (🎞️ It is a
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Synthesis 과정은 이 뿐만 아니라 실제 하드웨어가 이해할 수 있는 명령어로 변환하는 과정인 컴파일 과정과, 실제 양자 하드웨어의 qubit 배열에 물리적 제약을 고려해 매핑하는 매핑 및 배치 과정도 포함돼 있다.
3. Circuit Routing
설계된 양자 회로를 실제 양자 컴퓨터 하드웨어에 매핑하고 실행 가능한 경로를 설정하는 과정으로, 물리적 qubit 배열을 위해 물리적 제약을 고려해야 한다. 예로, 물리적으로 배치하기 위한 qubit 간에는 연결성(Connectivity)이 제한되어 있는데, 일반적으로 현재 개발중인 대부분의 양자 컴퓨터는 인접한 qubit 간에만 직접적인 상호작용이 가능하다. 즉, 물리적 qubit 배열을 고려해 논리적인 qubit을 물리적인 qubit 배열에 매핑해야 하는 것이다.
물론, 이 Routing 과정에서 qubit 들을 교환하는 SWAP gate의 개수를 최소화 하는 것이 회로의 오류 가능성을 줄이기 위해 가장 필요한 조치이다.
4. Coupling map
물리적인 양자 컴퓨터 하드웨어에서 qubit들이 어떻게 연결되어 있는지를 나타내는 map을 의미한다. 일반적으로 Coupling map 에서는 qubit 간의 연결성이 표시돼 있는데, 연결성이 없는 qubit간의 상호작용을 하기 위해서는 위에서 언급했던 SWAP gate를 사용해야 한다.
