بهینه سازی هزینه ارتباطات آگاه از افرازبندی اولیه در محاسبات کوانتومی توزیع

به دلیل پیچیدگی­های ساخت کامپیوترهای کوانتومی، برای داشتن یک کامپیوتر کوانتومی بزرگ، یک راه حل مناسب، ساختن شبکه ای از کامپیوترهای کوانتومی با اندازه محدود است که از طریق یک کانال کوانتومی یا کلاسیک به هم پیوند شده اند و می­توانند رفتار کل سیستم کوانتومی را اجرا کنند. به عبارتی مدل مدار محاسبات کوانتومی می تواند به صورت محاسبات کوانتومی توزیع شده گسترش یابد که در آن هر زیرسیستم داده­های خود را به صورت تقاضا از طریق کانال ارتباطی به قسمت­های دیگر ارسال می­کند. یک مکانیسم قابل اعتماد برای چنین ارتباطی با استفاده از مفهوم مخابره از راه دور کوانتومی بین گره های یک سیستم کوانتومی توزیع شده است. به حداقل رساندن تعداد مخابرات از راه دور کوانتومی بین گره­های یک کامپیوتر کوانتومی توزیع شده به عنوان معیاری برای سنجش بهره­وری آن در نظر گرفته شده است. در کار مشابه قبلی، یک روش برای بهینه­سازی تعداد مخابرات کوانتومی بین دو بخش یک سیستم کوانتومی توزیع شده ارائه شده است و با استفاده از یک الگوریتم پیشنهادی، هزینه ارتباطات (تعداد مخابره از راه دورهای کوانتومی) را در بین دو بخش این مدار کوانتومی توزیع شده بهینه می­کند. مشخص است که با تغییر افرازبندی اولیه، می­توان به جواب­های دیگری رسید. در این مقاله، مدار کوانتومی به یک گراف وزن­دار نگاشت می­شود و به سه روش افراز بندی گراف، یعنی KL، FM و مبتنی بر الگوریتم­های ژنتیک، به دو بخش افراز می­شود. روی هر افرازبندی، ادامه الگوریتم روش قبلی برای بهینه­سازی هزینه ارتباطات اجرا شده و در نهایت خروجی با کمینه تعداد هزینه ارتباطات گزارش می­شود. نتایج اجرا بر روی مدارهای محک نشان می­دهد روش پیشنهادی نسبت به روش قبلی هزینه ارتباطات را به طور متوسط% ۵۱/۱۲ کاهش می­دهد.

کلیدواژه ها:

محاسبات کوانتومی توزیع شده ، بهینه­ سازی ، هزینه ارتباطات ، افرازبندی گراف