論文の概要: A Shuttle-Efficient Qubit Mapper for Trapped-Ion Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.03695v1
- Date: Thu, 7 Apr 2022 18:57:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-17 23:47:31.421578
- Title: A Shuttle-Efficient Qubit Mapper for Trapped-Ion Quantum Computers
- Title（参考訳）: トラッピングIon量子コンピュータのためのシャトル効率の良いクビットマッパー
- Authors: Suryansh Upadhyay, Abdullah Ash Saki, Rasit Onur Topaloglu and Swaroop
Ghosh
- Abstract要約: 本稿では,量子コンピュータプログラムの奥行きと多数の量子ビットを持つ新しいポリシーを提案する。
我々の方針はプログラム適応であり、プログラムの初期段階で発生したゲートを遅発するゲートよりも優先順位付けする。
本手法は,120個のランダム回路に対して,9%のシャトル/プログラムを(最高で21.3%)削減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.903455321543022
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Trapped-ion (TI) quantum computer is one of the forerunner quantum
technologies. However, TI systems can have a limited number of qubits in a
single trap. Execution of meaningful quantum algorithms requires a multiple
trap system. In such systems, the computation may frequently involve ions from
two different traps for which the qubits must be co-located in the same trap,
hence one of the ions needs to be shuttled (moved) between traps, increasing
the vibrational energy, degrading fidelity, and increasing the program
execution time. The choice of initial mapping influences the number of
shuttles. The existing Greedy policy counts the number of gates occurring
between each pair of qubits and assigns edge weight. The qubits with high edge
weights are placed close to each other. However, it neglects the stage of the
program at which the gate is occurring. Intuitively, the contribution of the
late-occurring gates to the initial mapping reduces since the ions might have
already shuttled to a different trap to satisfy other gate operations. In this
paper, we target this gap and propose a new policy especially for programs with
considerable depth and high number of qubits (valid for practical-scale quantum
programs). Our policy is program adaptive and prioritizes the gates
re-occurring at the initial stages of the program over late occurring gates.
Our technique achieves an average reduction of 9% shuttles/program (with 21.3%
at best) for 120 random circuits and enhances the program fidelity up to 3.3X
(1.41X on average).
- Abstract（参考訳）: Trapped-ion (TI) 量子コンピュータは、先駆的な量子技術の一つである。
しかし、TIシステムは単一のトラップにおいて限られた数の量子ビットを持つことができる。
有意義な量子アルゴリズムの実行には、複数のトラップシステムが必要である。
このようなシステムでは、量子ビットが同じトラップ内で共配置されなければならない2つの異なるトラップからのイオンをしばしば含むため、イオンの1つをトラップ間で(移動)し、振動エネルギーを増大させ、忠実度を低下させ、プログラムの実行時間を増加させる必要がある。
初期マッピングの選択は、シャトルの数に影響を与える。
既存のGreedyポリシは、各キュービット間で発生するゲートの数をカウントし、エッジウェイトを割り当てる。
先端重みの高いキュービットは互いに近接して配置される。
しかし、ゲートが発生しているプログラムのステージを無視する。
直感的には、初期マッピングへの遅発ゲートの寄与は、イオンが他のゲート操作を満たすために既に別のトラップに伝播していた可能性があるため減少する。
本稿では、このギャップを目標とし、特に相当深度と高い量子ビット(実用的な量子プログラムに有効な)を持つプログラムに対して、新しいポリシーを提案する。
我々の方針はプログラム適応であり、プログラムの初期段階で発生するゲートを後期発生のゲートに優先する。
本手法は,120個のランダム回路に対して,平均9%のシャトル/プログラム(21.3%がベスト)を削減し,プログラムの忠実度を平均3.3倍(1.41倍)に向上させる。
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