第三届CCF“司南杯”量子计算编程挑战赛

近日，由中国计算机学会（CCF）主办的第三届CCF“司南杯”量子计算编程挑战赛相关赛事落下帷幕。由上海交通大学电子信息与电气工程学院计算机科学与工程系学生参与组成的三支队伍参加了通用赛道和量超融合赛道的竞争，在全国391支参赛队伍中脱颖而出，三支队伍分别获得特等奖、一等奖和二等奖。其中，QA队是荣获全国特等奖的三支队伍之一，并且是量超融合赛道中唯一获得此殊荣的队伍。
在当前量子计算硬件受限于纠缠操作和逻辑量子比特数量的背景下，量子线路拆分技术将复杂的量子线路分解为若干较小的子线路，使得在现有的硬件条件下实现大规模量子计算成为可能。在此次题目中，团队成员实现了基于“测量-制备”技术的量子线路拆分方法，通过在量子线路中插入测量和再准备步骤，极大地简化了量子线路的实现难度。相较于传统方法，团队成员将构建八个测量制备信道的操作简化为四次测量和四次制备操作，有效地减小了计算复杂度。实现方面，团队成员的代码在线路划分前后仍然保持了自动微分的可计算性和对批处理操作的支持，有效支持了子线路的参数学习。经典仿真环境下的实验结果表明，基于团队成员实现的线路拆分技术所设计的量子分类器不仅在给定数据集上达到了95.3%的分类准确率，而且在内存占用等计算资源上实现了高达85%以上的显著降低，并且展现了良好的泛化能力。