論文の概要: Paulihedral: A Generalized Block-Wise Compiler Optimization Framework For Quantum Simulation Kernels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.03371v1
• Date: Tue, 7 Sep 2021 23:52:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 22:34:44.748057
• Title: Paulihedral: A Generalized Block-Wise Compiler Optimization Framework For Quantum Simulation Kernels
• Title（参考訳）: paulihedral: 量子シミュレーションカーネルのための一般化ブロックワイズコンパイラ最適化フレームワーク
• Authors: Gushu Li, Anbang Wu, Yunong Shi, Ali Javadi-Abhari, Yufei Ding, Yuan Xie
• Abstract要約: Paulihedralは、量子シミュレーションカーネルを深く最適化できるブロックワイズコンパイラフレームワークである。 パウリヘドラルは、短期超伝導量子プロセッサと将来のフォールトトレラント量子コンピュータの両方における幅広い応用において、最先端のコンパイラ基盤より優れていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.038656780131692
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The quantum simulation kernel is an important subroutine appearing as a very long gate sequence in many quantum programs. In this paper, we propose Paulihedral, a block-wise compiler framework that can deeply optimize this subroutine by exploiting high-level program structure and optimization opportunities. Paulihedral first employs a new Pauli intermediate representation that can maintain the high-level semantics and constraints in quantum simulation kernels. This naturally enables new large-scale optimizations that are hard to implement at the low gate-level. In particular, we propose two technology-independent instruction scheduling passes, and two technology-dependent code optimization passes which reconcile the circuit synthesis, gate cancellation, and qubit mapping stages of the compiler. Experimental results show that Paulihedral can outperform state-of-the-art compiler infrastructures in a wide-range of applications on both near-term superconducting quantum processors and future fault-tolerant quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションカーネルは、多くの量子プログラムにおいて非常に長いゲートシーケンスとして現れる重要なサブルーチンである。 本稿では,高レベルなプログラム構造と最適化の機会を生かして,このサブルーチンを深く最適化するブロックワイズコンパイラフレームワーク paulihedral を提案する。 paulihedralはまず、量子シミュレーションカーネルの高レベルセマンティクスと制約を維持できる新しいpauli中間表現を用いる。 これにより、低いゲートレベルで実装するのが難しい新しい大規模最適化が可能になる。 特に,2つの技術に依存しない命令スケジューリングパスと,コンパイラの回路合成,ゲートキャンセル,量子ビットマッピングステージを両立させる技術に依存しないコード最適化パスを提案する。 パウリヘドラルは、短期超伝導量子プロセッサと将来のフォールトトレラント量子コンピュータの両方における幅広い応用において、最先端のコンパイラのインフラより優れていることを示す。

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