Kuantum Programlama Açısından Kuantum Derleyicilerin Karşılaştırmalı Analizi ve IBMQ Uygulaması
Öz
Kuantum hesaplama, geleneksel bilgisayarların yapamayacağı kadar karmaşık hesaplamaları çok daha hızlı ve daha verimli gerçekleştirmeye olanak tanıyan bir teknolojidir. Ancak kuantum bilgisayarların çalıştırılması için özel olarak tasarlanmış kuantum algoritmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu algoritmaların kuantum bilgisayarlarda verimli bir şekilde çalıştırabilmek için uygun derleyici ve kuantum bilgisayar seçimi kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada kauntum programlama ve derleyicileri hakkında bilgiler verilerek, literatürdeki kuantum derleyicilerin karşılaştırmaları gerçekleştirilmiştir. Örnek bir soyut kuantum devre 5 kübtlik ibmq_belem, ibmq_quito ve ibmq_manila kuantum bilgisayarlarında çalıştırılarak, kuantum devrelerin çalışma mantığı uygulamalı olarak açıklanmıştır. Yapılan analizlerler sonucu L tipi kübit bağlantısına sahip ibmq_manila bilgisayarının ortalama %86 ile daha başarılı sonuçlar ürettiği gözlemlenmiştir. Diğer taraftan T tipi kübit bağlantılarına sahip ibmq_quito ve ibmq_belem bilgisayarlarının ürettikleri sonuçların başarısı ortaalama %82 ve %48 ile sınırlı kalmaktadır. Aynı kübit bağlantısına sahip bu bilgisayarların başarımları arasındaki gözle görülür farkın sebebi kübit ve bağlantılardaki hata oranlarının olduğu sonucuna varılmıştır.
Anahtar Kelimeler
Uygulamalı kuantum hesaplama , Kuantum bilgisayarlar , Kuantum derleyiciler , IBMQ
Kaynakça
- Feynman RP. Simulating physics with computers. Int j Theor phys. 2018;21(6/7).
- Benioff P. The computer as a physical system: A microscopic quantum mechanical Hamiltonian model of computers as represented by Turing machines. Journal of statistical physics. 1980;22:563-91.
- Yetiş H, Karaköse M. A New Framework Containing Convolution and Pooling Circuits for Image Processing and Deep Learning Applications with Quantum Computing Implementation. Traitement du Signal. Nisan 2022;39(2):501-12.
- Bova F, Goldfarb A, Melko RG. Commercial applications of quantum computing. EPJ quantum technology. 2021;8(1):2.
- Arute F, Arya K, Babbush R, Bacon D, Bardin JC, Barends R, vd. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor. Nature. 2019;574(7779):505-10.
- Hassija V, Chamola V, Saxena V, Chanana V, Parashari P, Mumtaz S, vd. Present landscape of quantum computing. IET Quantum Communication. 2020;1(2):42-8.
- Salm M, Barzen J, Leymann F, Weder B. Prioritization of compiled quantum circuits for different quantum computers. İçinde: 2022 IEEE International Conference on Software Analysis, Evolution and Reengineering (SANER). IEEE; 2022. s. 1258-65.
- Preskill J. Quantum Computing in the NISQ era and beyond. Quantum. 06 Ağustos 2018;2:79.
- Salm M, Barzen J, Leymann F, Weder B, Wild K. Automating the comparison of quantum compilers for quantum circuits. İçinde: Symposium and Summer School on Service-Oriented Computing. Springer; 2021. s. 64-80.
- Miszczak J. High Level Structures for Quantum Computing. Springer Nature; 2022.