02196 Kvante kompilatorer

2024/2025

Kursusinformation
Quantum Compilers
Engelsk
5
Kandidat
F5B (ons 13-17)
Campus Lyngby
13-uger
F5B
Skriftlig eksamen
Skriftlig eksamen: 4 timer
Skriftlige hjælpemidler er tilladt :

Lommeregner er ikke tilladt.

7-trins skala , intern bedømmelse
Sven Karlsson , Tlf. (+45) 4525 3754 , svea@dtu.dk
01 Institut for Matematik og Computer Science
Datalogiskt Institut, KU
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
Klassiske computere bruger compilere til at oversætte højniveau programmeringssprog til specifikke operationer af computerens hardwarearkitektur. Denne afkobling af programmeringssproget fra den underliggende hardwarearkitektur har gjort det muligt for os at bevæge os væk fra Assembly programmering på lavt niveau og udvikle komplekse programmer, der fungerer på tværs af forskellige computerarkitekturer, hvilket effektivt muliggør den digitale transformation.

Efterhånden som kvantecomputere bliver en realitet, vil kvantekompilere være nødvendige for at hæve abstraktionsniveauet for kvanteprogrammering. Mens der observeres imponerende resultater i den fysiske realisering af kvantecomputere, mangler udviklingen af kvantekompilere stadig. I dag udtrykkes kvanteprogrammer som kvantekredsløb, der arbejder på enkelte qubits.

Baseret på klassisk compilerteori og kvanteinformation vil dette kursus dække de komponenter, der er nødvendige for at udvikle en kvantekompiler, som kan oversætte et højniveau programmeringssprog til mulige kvantekredsløb og kortlægge disse kredsløb på qubits af målkvantecomputerarkitekturen.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • forklare strukturen for optimerende compilere og funktionaliteten af de forskellige faser
  • forklare forholdet mellem højt niveau sprog, mellemrepræsentation, analyser og optimeringer
  • forklare processen af kodegenerering for kvantecomputere og forskellen på at genererer kode for forskellige kvantecomputere i NISQ-æraen
  • implementere vigtige optimeringsfaser
  • forklare og udlede analytiske modeller for ydeevne
  • evaluere ydeevnen af kvantecomputere
  • forklare forholdet mellem supercomputere og kvantecomputere
  • identificere ydeevne-flaskehalse i kvantecomputersystemer
Kursusindhold
Kompiler teori: Kompileringsprocessen; Mellemrepræsentationer;

Optimering af kvantekredsløb: Kredsløbskomprimering; Dekomponere; Optimal routing;

Afhjælpning af fejl.

Målretning mod kvantecomputere i NISQ-æraen

Integration af QC med klassisk databehandling
Sidst opdateret
02. maj, 2024