論文の概要: Extending XACC for Quantum Optimal Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.02837v1
• Date: Thu, 4 Jun 2020 13:13:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-17 04:20:55.969101
• Title: Extending XACC for Quantum Optimal Control
• Title（参考訳）: 量子最適制御のための拡張XACC
• Authors: Thien Nguyen, Anthony Santana, Alexander McCaskey
• Abstract要約: 量子コンピューティングベンダーは、直接パルスレベルの量子制御のためのアプリケーションプログラミングをオープンにし始めている。 本稿では,XACCシステムレベルの量子古典ソフトウェアフレームワークの拡張について述べる。 この拡張により、デジタル量子回路表現を等価なパルスシーケンスに変換することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 70.19683407682642
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing vendors are beginning to open up application programming interfaces for direct pulse-level quantum control. With this, programmers can begin to describe quantum kernels of execution via sequences of arbitrary pulse shapes. This opens new avenues of research and development with regards to smart quantum compilation routines that enable direct translation of higher-level digital assembly representations to these native pulse instructions. In this work, we present an extension to the XACC system-level quantum-classical software framework that directly enables this compilation lowering phase via user-specified quantum optimal control techniques. This extension enables the translation of digital quantum circuit representations to equivalent pulse sequences that are optimal with respect to the backend system dynamics. Our work is modular and extensible, enabling third party optimal control techniques and strategies in both C++ and Python. We demonstrate this extension with familiar gradient-based methods like gradient ascent pulse engineering (GRAPE), gradient optimization of analytic controls (GOAT), and Krotov's method. Our work serves as a foundational component of future quantum-classical compiler designs that lower high-level programmatic representations to low-level machine instructions.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングベンダーは、直接パルスレベルの量子制御のためのアプリケーションプログラミングインターフェースを開放し始めている。 これにより、任意のパルス形状のシーケンスによって量子カーネルの実行を記述できるようになる。 これにより、高レベルなデジタルアセンブリ表現をこれらのネイティブパルス命令に直接変換できるスマート量子コンパイルルーチンに関する研究と開発の新しい道を開くことができる。 本稿では,XACCシステムレベルの量子古典ソフトウェアフレームワークを拡張し,ユーザが指定した量子最適制御技術により,このコンパイルの低下を直接的に行えるようにする。 この拡張により、デジタル量子回路表現をバックエンドシステムのダイナミクスに関して最適な等価なパルスシーケンスに変換することができる。 私たちの作業はモジュール化され拡張可能で、サードパーティの最適制御技術と戦略をC++とPythonで実現しています。 この拡張は、勾配上昇パルス工学(GRAPE)、解析制御(GOAT)の勾配最適化、クロトフ法など、親しみやすい勾配に基づく手法を用いて実証する。 我々の研究は、高レベルプログラム表現を低レベルマシン命令に下げる、将来の量子古典型コンパイラ設計の基礎コンポーネントとして機能します。

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