論文の概要: Efficient Quantum Circuit Design with a Standard Cell Approach, with an Application to Neutral Atom Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.04990v3
- Date: Mon, 8 Apr 2024 22:49:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-10 20:55:40.654094
- Title: Efficient Quantum Circuit Design with a Standard Cell Approach, with an Application to Neutral Atom Quantum Computers
- Title（参考訳）: 標準セルアプローチによる効率的な量子回路設計と中性原子量子コンピュータへの応用
- Authors: Evan E. Dobbs, Joseph S. Friedman, Alexandru Paler,
- Abstract要約: 従来の回路設計から借用した標準セルアプローチを用いて量子回路を設計する。
本稿では,自動ルーティング方式と比較してレイアウト対応ルータが大幅に高速で,より浅い3D回路を実現することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.66259474547513
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We design quantum circuits by using the standard cell approach borrowed from classical circuit design, which can speed-up the layout of circuits with a regular structure. Our standard cells are general and can be used for all types of quantum circuits: error-corrected or not. The standard cell approach enables the formulation of layout-aware routing algorithms. Our method is directly applicable to neutral atom quantum computers supporting qubit shuttling. Such computers enable zoned architectures for memory, processing and measurement, and we design circuits using qubit storages (memory and measurement zones) and standard cells (processing zones). Herein, we use cubic standard cells for Toffoli gates and, starting from a 3D architecture, we design a multiplication circuit. We present evidence that, when compared with automatic routing methods, our layout-aware routers are significantly faster and achieve shallower 3D circuits (by at least 2.5x) and with a lower routing cost. Additionally, our co-design approach can be used to estimate the resources necessary for a quantum computation without using complex compilation methods. We conclude that standard cells, with the support of layout-aware routing, pave the way to very large scale methods for quantum circuit compilation.
- Abstract（参考訳）: 従来の回路設計から借用した標準セルアプローチを用いて量子回路を設計し,回路のレイアウトを正規構造で高速化する。
私たちの標準セルは汎用的で、あらゆる種類の量子回路で使用できます。
標準セルアプローチはレイアウト対応ルーティングアルゴリズムの定式化を可能にする。
本手法は、量子ビットシャットリングをサポートする中性原子量子コンピュータに直接適用可能である。
このようなコンピュータは、メモリ、処理、測定のためのゾーンアーキテクチャを可能にし、量子ビットストレージ(メモリと測定ゾーン)と標準セル(処理ゾーン)を使用して回路を設計する。
そこで我々は,Toffoliゲートに立方体標準セルを用い,まず3次元アーキテクチャから乗算回路を設計する。
自動ルーティング方式と比較して、レイアウト対応ルータは大幅に高速で、より浅い3D回路(少なくとも2.5倍)を実現し、ルーティングコストが低いことを示す。
さらに、我々の共同設計手法は、複雑なコンパイル手法を使わずに、量子計算に必要なリソースを見積もることができる。
我々は、レイアウト対応ルーティングをサポートする標準セルが、量子回路コンパイルのための非常に大規模な方法への道を開くことを結論付けている。
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