論文の概要: An LLVM-based C++ Compiler Toolchain for Variational Hybrid
Quantum-Classical Algorithms and Quantum Accelerators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.11142v1
- Date: Tue, 22 Feb 2022 19:32:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-24 05:42:21.250943
- Title: An LLVM-based C++ Compiler Toolchain for Variational Hybrid
Quantum-Classical Algorithms and Quantum Accelerators
- Title（参考訳）: 変分ハイブリッド量子古典アルゴリズムと量子加速器のためのLLVMベースのC++コンパイラツールチェーン
- Authors: Pradnya Khalate, Xin-Chuan Wu, Shavindra Premaratne, Justin Hogaboam,
Adam Holmes, Albert Schmitz, Gian Giacomo Guerreschi, Xiang Zou, A. Y.
Matsuura
- Abstract要約: 本稿では,LLVMをベースとしたC++コンパイラツールチェーンを提案する。
これらのアルゴリズムをプログラムするための拡張セットをC++言語に導入する。
本研究では、温度場倍(TFD)状態を生成する量子回路を動作させることにより、フレームワークの性能を評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8323133408188051
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Variational algorithms are a representative class of quantum computing
workloads that combine quantum and classical computing. This paper presents an
LLVM-based C++ compiler toolchain to efficiently execute variational hybrid
quantum-classical algorithms on a computational system in which the quantum
device acts as an accelerator. We introduce a set of extensions to the C++
language for programming these algorithms. We define a novel Executable and
Linking Format (ELF) for Quantum and create a quantum device compiler component
in the LLVM framework to compile the quantum part of the C++ source and reuse
the host compiler in the LLVM framework to compile the classical computing part
of the C++ source. A variational algorithm runs a quantum circuit repeatedly,
each time with different gate parameters. We add to the quantum runtime the
capability to execute dynamically a quantum circuit with different parameters.
Thus, programmers can call quantum routines the same way as classical routines.
With these capabilities, a variational hybrid quantum-classical algorithm can
be specified in a single-source code and only needs to be compiled once for all
iterations. The single compilation significantly reduces the execution latency
of variational algorithms. We evaluate the framework's performance by running
quantum circuits that prepare Thermofield Double (TFD) states, a
quantum-classical variational algorithm.
- Abstract（参考訳）: 変分アルゴリズムは量子コンピューティングワークロードの代表クラスであり、量子コンピューティングと古典コンピューティングを組み合わせる。
本稿では,LLVMベースのC++コンパイラツールチェーンを用いて,量子デバイスが加速器として機能する計算システム上で,変動型ハイブリッド量子古典アルゴリズムを効率的に実行する。
これらのアルゴリズムをプログラムするための拡張セットをC++言語に導入する。
我々は、Quantum用の新しいExecutable and Linking Format(ELF)を定義し、LLVMフレームワークに量子デバイスコンパイラコンポーネントを作成し、C++ソースの量子部分をコンパイルし、LLVMフレームワークのホストコンパイラを再利用し、C++ソースの古典的な計算部分をコンパイルする。
変分アルゴリズムは、異なるゲートパラメータで繰り返し量子回路を実行する。
我々は、異なるパラメータを持つ量子回路を動的に実行する能力を量子ランタイムに追加する。
したがって、プログラマは古典的なルーチンと同じように量子ルーチンを呼び出すことができる。
これらの能力により、変分ハイブリッド量子古典アルゴリズムは単一のソースコードで指定でき、全てのイテレーションで一度だけコンパイルされる必要がある。
単一コンパイルは変分アルゴリズムの実行遅延を大幅に削減する。
量子古典的変分アルゴリズムであるサーモフィールドダブル状態(TFD)を準備する量子回路を動作させることで,フレームワークの性能を評価する。
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