遗传启发映射策略在量子电路优化中的应用

来源：计算机工程与应用杂志2025年第5期北京时间：

作者：韩子傲, 李晖, 卢凯, 刘述娟, 鞠明媚

单位：1.哈尔滨商业大学 计算机与信息工程学院，哈尔滨 150028；2.黑龙江省电子商务与信息处理重点实验室，哈尔滨 150028

摘要：现行的量子位映射策略大多是确定性的，导致生成的量子电路映射缺乏多样性，难以在质量和多样性之间取得平衡，且无法灵活适应不同的量子计算任务。基于此，设计了一种基于遗传启发的量子电路映射策略（genetic-inspired quantum circuit mapping strategy，GQCMS）。该策略引入了多样化的交叉和突变操作，通过在更广阔的解空间中进行搜索，使得算法执行过程中不断生成多样化的候选解，避免陷入局部最优解，从而增加找到全局最优解的机会，提高了电路映射的整体质量。此外，为了克服传统映射策略中常见的量子比特距离较远导致的SWAP操作频繁问题，提出了一种基于邻近门的初始化方法，通过优先考虑最近邻量子位，减少需要进行SWAP操作的次数，降低电路的复杂性，缩短映射过程中的计算时间。实验结果表明，GQCMS在t|ket>和Qiskit编译器中的表现显著优于2QAN，分别平均减少了44.8%和62.5%的SWAP门数量，并在t|ket>中平均减少了42.9%的映射运行时间。

关键词：量子电路,量子位映射,遗传算法,遗传启发量子电路映射策略,适应度函数