論文の概要: Quartz: Superoptimization of Quantum Circuits (Extended Version)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.09033v2
• Date: Mon, 2 May 2022 07:13:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-16 08:47:50.041708
• Title: Quartz: Superoptimization of Quantum Circuits (Extended Version)
• Title（参考訳）: quartz: 量子回路の超最適化(拡張版)
• Authors: Mingkuan Xu and Zikun Li and Oded Padon and Sina Lin and Jessica Pointing and Auguste Hirth and Henry Ma and Jens Palsberg and Alex Aiken and Umut A. Acar and Zhihao Jia
• Abstract要約: 既存の量子コンパイラは、専門家が設計した回路変換を適用することで量子回路を最適化する。 任意の量子ゲート集合に対する回路変換を自動生成し検証する量子回路超最適化器であるQuartzを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.1713289915007135
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Existing quantum compilers optimize quantum circuits by applying circuit transformations designed by experts. This approach requires significant manual effort to design and implement circuit transformations for different quantum devices, which use different gate sets, and can miss optimizations that are hard to find manually. We propose Quartz, a quantum circuit superoptimizer that automatically generates and verifies circuit transformations for arbitrary quantum gate sets. For a given gate set, Quartz generates candidate circuit transformations by systematically exploring small circuits and verifies the discovered transformations using an automated theorem prover. To optimize a quantum circuit, Quartz uses a cost-based backtracking search that applies the verified transformations to the circuit. Our evaluation on three popular gate sets shows that Quartz can effectively generate and verify transformations for different gate sets. The generated transformations cover manually designed transformations used by existing optimizers and also include new transformations. Quartz is therefore able to optimize a broad range of circuits for diverse gate sets, outperforming or matching the performance of hand-tuned circuit optimizers.
• Abstract（参考訳）: 既存の量子コンパイラは、専門家が設計した回路変換を適用することで量子回路を最適化する。 このアプローチでは、異なるゲートセットを使用する異なる量子デバイスのための回路変換の設計と実装に多大な手作業が必要であり、手動で見つけるのが難しい最適化を見逃す可能性がある。 任意の量子ゲート集合に対して自動的に回路変換を生成し検証する量子回路スーパーオプティマイザquartzを提案する。 与えられたゲート集合に対して、石英は小さな回路を体系的に探索して候補回路変換を生成し、自動定理証明器を用いて検出された変換を検証する。 量子回路を最適化するためにquartzは、回路に検証された変換を適用するコストベースのバックトラッキング検索を使用する。 3つの人気ゲート集合について評価した結果,石英は異なるゲート集合の変換を効果的に生成し検証できることがわかった。 生成された変換は、既存のオプティマイザが使用する手動設計の変換をカバーし、新しい変換も含む。 それゆえ、Quartzは様々なゲートセットに対して広範囲の回路を最適化することができ、手動調整回路オプティマイザの性能を向上または適合させることができる。

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