論文の概要: Efficient Hierarchical State Vector Simulation of Quantum Circuits via Acyclic Graph Partitioning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.06973v1
• Date: Sat, 14 May 2022 05:24:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-13 04:30:39.492754
• Title: Efficient Hierarchical State Vector Simulation of Quantum Circuits via Acyclic Graph Partitioning
• Title（参考訳）: 非巡回グラフ分割による量子回路の高能率階層ベクトルシミュレーション
• Authors: Bo Fang, M. Yusuf \"Ozkaya, Ang Li, \"Umit V. \c{C}ataly\"urek, Sriram Krishnamoorthy
• Abstract要約: 本稿では,効率的な量子回路シミュレーションを実現するためのグラフベースの手法を提案する。 我々のアプローチは、与えられた量子回路のグラフ表現を、より優れたデータ局所性を示す非巡回部分グラフ/回路に分割することである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.417515058630741
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Early but promising results in quantum computing have been enabled by the concurrent development of quantum algorithms, devices, and materials. Classical simulation of quantum programs has enabled the design and analysis of algorithms and implementation strategies targeting current and anticipated quantum device architectures. In this paper, we present a graph-based approach to achieve efficient quantum circuit simulation. Our approach involves partitioning the graph representation of a given quantum circuit into acyclic sub-graphs/circuits that exhibit better data locality. Simulation of each sub-circuit is organized hierarchically, with the iterative construction and simulation of smaller state vectors, improving overall performance. Also, this partitioning reduces the number of passes through data, improving the total computation time. We present three partitioning strategies and observe that acyclic graph partitioning typically results in the best time-to-solution. In contrast, other strategies reduce the partitioning time at the expense of potentially increased simulation times. Experimental evaluation demonstrates the effectiveness of our approach.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングにおける初期の有望な成果は、量子アルゴリズム、デバイス、材料の同時開発によって実現されてきた。 量子プログラムの古典的なシミュレーションは、現在の量子デバイスアーキテクチャをターゲットとしたアルゴリズムと実装戦略の設計と分析を可能にした。 本稿では,効率的な量子回路シミュレーションを実現するためのグラフベース手法を提案する。 我々のアプローチは、与えられた量子回路のグラフ表現を、より良いデータ局所性を示す非巡回サブグラフ/回路に分割することである。 各サブ回路のシミュレーションは階層的に構成され、より小さな状態ベクトルの反復構成とシミュレーションにより全体的な性能が向上する。 また、このパーティショニングはデータ経由のパス数を削減し、計算時間を短縮する。 我々は,3つの分割戦略を示し,非循環グラフ分割が解までの最良の時間をもたらすことを観察する。 対照的に、他の戦略はシミュレーション時間の増加を犠牲にして分割時間を短縮する。 実験評価の結果,本手法の有効性が示された。

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