JOBRANOVÁ, S. Simulace a analýza kvantových obvodů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2024.
Sára Jobranová ve své práci vyvinula a implementovala techniky pro pokročilou simulaci kvantových obvodů založených na binárních rozhodovacích diagramech a symbolické exekuci. Na některé třídě obvodů tento simulátor zásadně poráží veškerý současný state of the art a i na obvodech mimo tuto třídu je kompetitivní (obzvlášť, pokud se zaměříme jen na simulátory provádějící přesnou simulaci). Velmi pozitivně hodnotím zapojení Sáry do psaní článku zaslaného na konferenci ICCAD'24, kde je nyní v recenzním řízení. Dále kladně hodnotím to, že se (mimo rozsah práce) podařilo najít a reportovat chyby v jiných nástrojích pro simulaci kvantových obvodů (SliQSim ze skupiny Jie-Hong Rolanda Jianga a Quasimodo ze skupiny Toma Repse). Z výše uvedených důvodů navrhuji hodnotit práci stupněm výborně (A) a navrhuji práci na další ocenění.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Informace k zadání | Zadání bylo náročné, studentka se musela seznámit za prvé se základy kvantového počítání, za drhué detailně pochopit datovou strukturu binárních rozhodovacích diagramů a za třetí pochopit princip symbolické exekuce kódu. Na těchto základech pak měla za úkol navrhnout a implementovat simulátor kvantových obvodů. Z dosažených výsledků jsem nadšen: vyvinutý simulátor na třídě obvodů provádějících opakovanou amplifikaci amplitudy poráží veškerý součastný state of the art o několik délek. | ||
| Práce s literaturou | Studentka dostala zadanou základní literaturu a zbytek si dohledala sama. | ||
| Aktivita během řešení, konzultace, komunikace | Aktivita byla příkladná, studentka práci pravidelně konzultovala. | ||
| Aktivita při dokončování | Obsah práce byl dostatečně konzultován, práce byla dokončena v dostatečném předstihu. | ||
| Publikační činnost, ocenění | Práce studentky byla prezentována na studentské konferenci Excel@FIT v letech 2023 a 2024 a byla zde oceněna 1) cenou odborného panelu, 2) cenou firmy Honeywell a 3) cenou odborné veřejnosti. Dále byl na základě práce studentky spolu s vedoucím a partnery z Taiwanské Academie Sinicy a National Taiwan University napsán článek zaslaný na konferenci ICCAD'24 (CORE A), což je flagship konference mezinárodní komunity v oblasti automatizovaného návrhu. |
Práce Sáry Jobranové přínáší novou techniku simulace kvantových obvodů založenou na reprezentaci kvantových stavů pomocí MTBDD. Uvedená technika byla implementována v nástroji MEDUSA a experimentálně vyhodnocena na existujících benchmarcích s působivými výsledky, kde vytvořený nástroj poráží v rychlosti stávající simulační nástroje. Práce byla navíc zaslána na prestižní konferenci ICCAD'24. Z těchto důvodů hodnotím známkou výborně (A) . Přikláním se rovněž k udělení ceny.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Náročnost zadání | Zadání považuji za obtížné. Práce vyžadovala od studenta pochopení základů kvantového počítání, práci s binárími rozhodovacími diagramy a seznámení se s již existující přístupy k simulaci kvantových obvodů. Práce navíc vyžadovala vyvinutí vlastní netriviální invence při vymýšlení nového přístupu pro efektivní simulaci kvantových obvodů. | ||
| Rozsah splnění požadavků zadání | Zadání považuji za kvalitně splněné. Výsledkem práce je technika simulace kvantových obvodů pomocí multi-terminálních binárních rozhodovacích diagramů (MTBDD) včetně efektivní implementace, která dle rozsáhlého experimentálního vyhodnocení dokáže porazit stávající metody na existujících benchmarcích. | ||
| Rozsah technické zprávy | Práce je v obvyklém rozmezí, neobsahuje zbytečné části a jednotlivé kapitoly jsou informačně bohaté. | ||
| Prezentační úroveň technické zprávy | 96 | Jednotlivé kapitoly v práci jsou informačně vyvážené a navazují na sebe. Oceňuji s jakou pečlivostí byla práce napsána. Práce srozumitelně uvádí simulaci kvantových obvodů, přehled již existujících přístupů a potom vlastní techniky a jejich efektivní implementaci. Vše doplněno názornými příklady a obrázky. Pojmy v práci jsou formálně definovány s minimem nepřesností. Oceňuji formální popis uvedených technik. | |
| Formální úprava technické zprávy | 95 | Práce je velice zdařilá po typografické, tak i po jazykové stránce. Oceňuji psaní práce v angličtině. Práce obsahuje minimum gramatických chyb. | |
| Práce s literaturou | 94 | Práce cituje relevantní zdroje, nejčastěji články z konferencí a odborných časopisů. Citace jsou dle zvyklostí. | |
| Realizační výstup | 95 | Realizačním výstupem práce je simulátor kvantových obvodů MEDUSA, napsaný v jazyce C. Program simuluje zadaný kvantový obvod (zapsaný v standardním jazyce pro popis obvodů) a produkuje symbolický kvantový stav na výstupu (ve formě MTBDD). Programové řešení mi bylo předvedeno a je funkční. Součástí programu je i podrobná nápověda včetně vstupů kódující kvantové obvody. | |
| Využitelnost výsledků | Práce přináší nové výsledky z oblasti efektivní simulace kvantových obvodů. Dovedu si představit, že se uvedená technika může stát součastí velkých existujících nástrojů pro práci s kvantovými obvody. Práce byla navíc ve spolupráci s vedoucím práce zaslána na konferenci ICCAD'24 (Core A). |
eVSKP id 154537