論文の概要: Is quantum computing green? An estimate for an energy-efficiency quantum advantage

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.12092v2
• Date: Tue, 22 Nov 2022 09:07:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 22:04:26.628202
• Title: Is quantum computing green? An estimate for an energy-efficiency quantum advantage
• Title（参考訳）: 量子コンピューティングは緑色か? エネルギー効率の量子アドバンテージの推定
• Authors: Daniel Jaschke and Simone Montangero
• Abstract要約: グリーン量子アドバンテージ閾値は、実験量子ゲートの品質と、(ii)QPUで生成される絡み合いに依存していることを示す。 我々は、アルゴリズムとハードウェアプラットフォームの観点から、いくつかのパラダイム的な例について、グリーン量子優位しきい値を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum advantage threshold determines when a quantum processing unit (QPU) is more efficient with respect to classical computing hardware in terms of algorithmic complexity. The "green" quantum advantage threshold $-$ based on a comparison of energetic efficiency between the two $-$ is going to play a fundamental role in the comparison between quantum and classical hardware. Indeed, its characterization would enable better decisions on energy-saving strategies, e.g. for distributing the workload in hybrid quantum-classical algorithms. Here, we show that the green quantum advantage threshold crucially depends on (i) the quality of the experimental quantum gates and (ii) the entanglement generated in the QPU. Indeed, for NISQ hardware and algorithms requiring a moderate amount of entanglement, a classical tensor network emulation can be more energy-efficient at equal final state fidelity than quantum computation. We compute the green quantum advantage threshold for a few paradigmatic examples in terms of algorithms and hardware platforms, and identify algorithms with a power-law decay of singular values of bipartitions $-$ with power-law exponent $\alpha \lesssim 1$ $-$ as the green quantum advantage threshold in the near future.
• Abstract（参考訳）: 量子優位しきい値(quantum advantage threshold)は、量子処理ユニット(QPU)がアルゴリズムの複雑さの観点から古典的な計算ハードウェアに対してより効率的であるかどうかを決定する。 緑の」量子アドバンテージしきい値$-$は、2つの$-$間のエネルギー効率の比較に基づくもので、量子ハードウェアと古典ハードウェアの比較において基本的な役割を果たす。 実際、その特性は、例えばハイブリッド量子古典アルゴリズムでワークロードを分散するなど、省エネルギー戦略に関するより良い決定を可能にする。 ここでは、緑の量子優位しきい値が決定的に依存していることを示します。 (i)実験量子ゲートの品質及び (ii)QPUで発生する絡み合い。 実際、NISQハードウェアとアルゴリズムがある程度の絡み合いを必要とする場合、古典的なテンソルネットワークエミュレーションは量子計算よりも同じ最終状態忠実度でエネルギー効率が高い。 アルゴリズムとハードウェアプラットフォームの観点から、いくつかのパラダイム的な例でグリーン量子優位しきい値を計算し、近未来のグリーン量子優位しきい値として、パワーロー指数$\alpha \lesssim 1$$の2分割の特異値のパワーロー減衰を持つアルゴリズムを同定する。

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