پیاده‌سازی خودکار مدارهای کوانتومی روی QFPGA با هدف همانندسازی
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترمصطفی حیدرزاده 1 , محمد دانایی‌فر 2
1 - دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 - دانشگاه صنعتي خواجه نصیرالدين طوسي
چکیده مقاله :
در این مقاله ابتدا به تعریف یک معماری بهینه برای FPGA با استفاده از روش‌های دقیق پرداخته شده و برای نیل به این هدف، جایابی و مسیریابی بهینه با استفاده از برنامه‌ریزی خطی به طور دقیق تعریف شده است. پس از بازتعریف معماری داخل سلول‌های منطقی، مدارهای کوانتومی توسط یک الگوریتم مکاشفه‌ای با هدف استفاده حداکثری از منابع داخل سلول‌های منطقی و کاهش تأخیر مسیرهایی که کیوبیت‌ها در مدار طی می‌کنند، افراز می‌شوند. نتایج به دست آمده پس از تعریف معماری FPGA نشان می‌دهد که تأخیر مسیرهای بحرانی در برخي مدارهاي كوانتومي به کمتر از نصف کاهش می‌یابد و تعداد کانال‌های مصرف‌شده برای مسیریابی در معماری جدید تا حد قابل توجهی کاهش یافته است. همچنین نتایج نشان می‌دهد افزایش تعداد ورودی‌های سلول‌های منطقی از 12 کیوبیت به 4 کیوبیت، می‌تواند تعداد کانال‌های مصرفی و تأخیر مدارها را تا حد زیادی کاهش دهد.
This paper defines an optimal architecture for the FPGA using exact methods. In order to achieve this goal, optimal placement and routing solutions are found using the integer linear programming techniques. After redefining the internal architecture of the logic blocks, quantum circuits are partitioned by a heuristic algorithm in order to reach maximum utilization of the resources inside logic blocks and minimum delay of the paths traversed by the q-bits in the circuit. Experimental results show that FPGA architecture modifications can result in the reduction of the delay of critical paths of circuits by up to half in some cases and in a considerable reduction of the number of channels used for routing. Furthermore, the results show that defining the logic blocks with 12 q-bits instead of 4 q-bits can decrease circuits delay and the number of used channels to a large extent.
