論文の概要: Optimal Mapping for Near-Term Quantum Architectures based on Rydberg Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.04179v1
• Date: Thu, 9 Sep 2021 11:33:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 18:25:09.734180
• Title: Optimal Mapping for Near-Term Quantum Architectures based on Rydberg Atoms
• Title（参考訳）: rydberg原子に基づく短期量子アーキテクチャの最適マッピング
• Authors: Sebastian Brandhofer, Hans Peter B\"uchler, Ilia Polian
• Abstract要約: 量子アルゴリズムは、暗号、化学、材料科学への応用のために二次的または指数的なスピードアップを約束する。 今日の量子コンピュータのトポロジーは、限られた接続性を提供し、そのような量子アルゴリズムを実装する上で大きなオーバーヘッドをもたらす。 このような一次元トポロジ変位を利用した最初の最適量子回路-アーキテクチャマッピングアルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.18188255328029254
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum algorithms promise quadratic or exponential speedups for applications in cryptography, chemistry and material sciences. The topologies of today's quantum computers offer limited connectivity, leading to significant overheads for implementing such quantum algorithms. One-dimensional topology displacements that remedy these limits have been recently demonstrated for architectures based on Rydberg atoms, and they are possible in principle in photonic and ion trap architectures. We present the first optimal quantum circuit-to-architecture mapping algorithm that exploits such one-dimensional topology displacements. We benchmark our method on quantum circuits with up to 15 qubits and investigate the improvements compared with conventional mapping based on inserting swap gates into the quantum circuits. Depending on underlying technology parameters, our approach can decrease the quantum circuit depth by up to 58% and increase the fidelity by up to 29%. We also study runtime and fidelity requirements on one-dimensional displacements and swap gates to derive conditions under which one-dimensional topology displacements provide benefits.
• Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムは、暗号、化学、物質科学の応用において二次的あるいは指数関数的なスピードアップを約束する。 今日の量子コンピュータのトポロジは限られた接続性を提供し、そのような量子アルゴリズムを実装する上で大きなオーバーヘッドをもたらす。 これらの限界を是正する1次元トポロジー変位は、最近のライドバーグ原子に基づくアーキテクチャで実証されており、フォトニックおよびイオントラップアーキテクチャにおいて原理的に可能である。 このような一次元トポロジ変位を利用した最初の最適量子回路-アーキテクチャマッピングアルゴリズムを提案する。 提案手法は,最大15量子ビットの量子回路上でのベンチマークを行い,スワップゲートを量子回路に挿入する従来のマッピングとの比較を行った。 基礎となる技術パラメータによっては、量子回路の深さを最大58%削減し、忠実度を最大29%向上させることができる。 また, 1次元トポロジー変位が利益をもたらす条件を導出するために, 1次元変位とスワップゲートのランタイムおよび忠実性要件についても検討した。

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