Fugu-MT 論文翻訳(概要): QASMBench: A Low-level QASM Benchmark Suite for NISQ Evaluation and Simulation

論文の概要: QASMBench: A Low-level QASM Benchmark Suite for NISQ Evaluation and Simulation

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.13018v3
Date: Mon, 9 May 2022 16:29:27 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-05-18 07:12:40.491183
Title: QASMBench: A Low-level QASM Benchmark Suite for NISQ Evaluation and Simulation
Title（参考訳）: QASMBench: NISQ評価とシミュレーションのための低レベルのQASMベンチマークスイート
Authors: Ang Li and Samuel Stein and Sriram Krishnamoorthy and James Ang
Abstract要約: 我々は、OpenQASMアセンブリ表現に基づくQASMBenchと呼ばれる低レベルで使いやすいベンチマークスイートを提案する。化学、シミュレーション、線形代数、探索、最適化、算術、機械学習、耐障害性、暗号など、様々な分野からよく使われる量子ルーチンとカーネルを統合する。 QASMBenchはIBM-Q、Rigetti、IonQ、Quantinuumなど、いくつかのNISQプラットフォーム上で起動および検証できる。
参考スコア（独自算出の注目度）: 10.80688326599566
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: The rapid development of quantum computing (QC) in the NISQ era urgently demands a low-level benchmark suite and insightful evaluation metrics for characterizing the properties of prototype NISQ devices, the efficiency of QC programming compilers, schedulers and assemblers, and the capability of quantum system simulators in a classical computer. In this work, we fill this gap by proposing a low-level, easy-to-use benchmark suite called QASMBench based on the OpenQASM assembly representation. It consolidates commonly used quantum routines and kernels from a variety of domains including chemistry, simulation, linear algebra, searching, optimization, arithmetic, machine learning, fault tolerance, cryptography, etc., trading-off between generality and usability. To analyze these kernels in terms of NISQ device execution, in addition to circuit width and depth, we propose four circuit metrics including gate density, retention lifespan, measurement density, and entanglement variance, to extract more insights about the execution efficiency, the susceptibility to NISQ error, and the potential gain from machine-specific optimizations. Applications in QASMBench can be launched and verified on several NISQ platforms, including IBM-Q, Rigetti, IonQ and Quantinuum. For evaluation, we measure the execution fidelity of a subset of QASMBench applications on 12 IBM-Q machines through density matrix state tomography, which comprises 25K circuit evaluations. We also compare the fidelity of executions among the IBM-Q machines, the IonQ QPU and the Rigetti Aspen M-1 system. QASMBench is released at: http://github.com/pnnl/QASMBench.
Abstract（参考訳）: NISQ時代の量子コンピューティング(QC)の急速な発展は、プロトタイプのNISQデバイスの特性、QCプログラミングコンパイラ、スケジューラ、アセンブラの効率、古典的なコンピュータにおける量子システムシミュレータの能力を特徴付けるための低レベルのベンチマークスイートと洞察に富んだ評価指標を要求する。本研究では,OpenQASMアセンブリ表現に基づくQASMBenchと呼ばれる低レベルで使いやすいベンチマークスイートを提案することにより,このギャップを埋める。一般的な量子ルーチンやカーネルを、化学、シミュレーション、線形代数、探索、最適化、算術、機械学習、耐障害性、暗号、一般性と使用性の間のトレードオフなど、さまざまな領域から統合する。 NISQ デバイスの実行において,回路幅と深さの他に,ゲート密度,保持寿命,測定密度,絡み合いの4つの回路指標を提案し,その実行効率,NISQ エラーに対する感受性,マシン固有の最適化による潜在的な利得などの知見を抽出した。 QASMBenchのアプリケーションは、IBM-Q、Rigetti、IonQ、Quantinuumなど、いくつかのNISQプラットフォームで起動および検証できる。評価のために、密度行列状態トモグラフィーを用いて、12のIBM-Qマシン上でのQASMBenchアプリケーションのサブセットの実行精度を測定し、25K回路評価を含む。また,IBM-Qマシン,IonQ QPU,Rigetti Aspen M-1システムにおける実行の忠実度を比較した。 QASMBench は http://github.com/pnnl/QASMBench でリリースされている。

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