Rapid advancements in cloud based platforms providing access to quantum computing capabilities have opened up several challenges for efficient usage of these highly delicate and costly devices. Although most of the current systems use a priority based access protocol, they are unable to fully support reliable, efficient, and scalable execution of larger-scale applications. To overcome this limitation, we propose a comprehensive solution for efficient allocation of quantum programs to appropriate quantum devices, considering all the relevant cost metrics into account including, fidelity, execution time and communication overhead. We also formulate use-cases for distributed quantum workflow and propose modified graph based algorithms to solve for allocation of such use-cases, assuming a hybrid classical-quantum network. Since hardware advancements in large standalone devices is an ongoing process, it is critical to investigate such distributed workflows to maximize the best utilization of current NISQ devices. Our empirical study shows that the proposed techniques perform better than state-of-the-art methods for almost all evaluation parameters, with average improvements of approximately $5\%$ in execution time, $30\%$ in communication overhead, $40\%$ in wait time and $2\%$ in fidelity, providing better solutions to efficient allocation strategies.


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量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照于传统的通用计算机,其理论模型是通用图灵机;通用的量子计算机,其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,目前某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。

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