論文の概要: Reducing the CNOT count for Clifford+T circuits on NISQ architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.12191v4
• Date: Mon, 10 Oct 2022 18:11:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-23 06:29:47.864575
• Title: Reducing the CNOT count for Clifford+T circuits on NISQ architectures
• Title（参考訳）: NISQアーキテクチャによるClifford+T回路のCNOT数削減
• Authors: Vlad Gheorghiu, Jiaxin Huang, Sarah Meng Li, Michele Mosca, Priyanka Mukhopadhyay
• Abstract要約: 物理量子ビットの接続性は、CNOTのような2量子演算を「連結」量子ビットに制限する制約の1つである。 本稿では,接続制約アーキテクチャ上でのClifford+T回路におけるCNOT数削減の問題について考察する。 我々は、アダマール門の位置で回路を「スライス」し、ステイナー木を用いて中間のCNOT,Tサブ回路を「構築」する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.964575422457177
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: While mapping a quantum circuit to the physical layer one has to consider the numerous constraints imposed by the underlying hardware architecture. Connectivity of the physical qubits is one such constraint that restricts two-qubit operations, such as CNOT, to "connected" qubits. SWAP gates can be used to place the logical qubits on admissible physical qubits, but they entail a significant increase in CNOT-count. In this paper we consider the problem of reducing the CNOT-count in Clifford+T circuits on connectivity constrained architectures, like noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computing devices. We "slice" the circuit at the position of Hadamard gates and "build" the intermediate {CNOT,T} sub-circuits using Steiner trees, significantly improving on previous methods. We compared the performance of our algorithms while mapping different benchmark and random circuits to some well-known architectures such as 9-qubit square grid, 16-qubit square grid, Rigetti 16-qubit Aspen, 16-qubit IBM QX5 and 20-qubit IBM Tokyo. Our methods give less CNOT-count compared to Qiskit and TKET transpiler as well as using SWAP gates. Assuming most of the errors in a NISQ circuit implementation are due to CNOT errors, then our method would allow circuits with few times more CNOT gates be reliably implemented than the previous methods would permit.
• Abstract（参考訳）: 量子回路を物理層にマッピングする一方で、基盤となるハードウェアアーキテクチャによって課される多くの制約を考慮する必要がある。 物理キュービットの接続は、cnotのような2キュービット操作を「接続」キュービットに制限するそのような制約の1つである。 SWAPゲートは論理量子ビットを許容可能な物理量子ビットに配置するために使用することができるが、CNOTカウントが大幅に増加する。 本稿では,接続制約付きアーキテクチャ上でのClifford+T回路のCNOT数削減の問題について考察する。 我々は,アダマールゲート位置の回路を「スライス」し,Steiner 木を用いた中間 {CNOT,T} サブ回路を「構築」し,従来手法よりも大幅に改善した。 ベンチマークとランダム回路の違いを9-qubit square grid, 16-qubit square grid, rigetti 16-qubit aspen, 16-qubit ibm qx5, 20-qubit ibm tokyoなどの有名なアーキテクチャと比較した。 本手法は,QiskitやTKETのトランスパイラに比べてCNOT数が少なく,SWAPゲートも使用できない。 NISQ回路の実装におけるほとんどのエラーがCNOTエラーによるものと仮定すると、我々の手法はCNOTゲートの数倍の回路を従来よりも確実に実装することができる。

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