論文の概要: Distribution of Quantum Circuits Over General Quantum Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.06437v1
- Date: Mon, 13 Jun 2022 19:30:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 12:32:13.880883
- Title: Distribution of Quantum Circuits Over General Quantum Networks
- Title（参考訳）: 一般量子ネットワーク上の量子回路の分布
- Authors: Ranjani G Sundaram, Himanshu Gupta, C. R. Ramakrishnan
- Abstract要約: 短期量子コンピュータは少数の量子ビットしか持たない。
大規模量子計算を容易にする方法の1つは、量子コンピュータの分散ネットワークを経由する。
我々は、異種量子コンピュータの量子ネットワークに量子プログラムを分散する問題を考察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7344608362649505
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Near-term quantum computers can hold only a small number of qubits. One way
to facilitate large-scale quantum computations is through a distributed network
of quantum computers. In this work, we consider the problem of distributing
quantum programs represented as quantum circuits across a quantum network of
heterogeneous quantum computers, in a way that minimizes the overall
communication cost required to execute the distributed circuit. We consider two
ways of communicating: cat-entanglement that creates linked copies of qubits
across pairs of computers, and teleportation. The heterogeneous computers
impose constraints on cat-entanglement and teleportation operations that can be
chosen by an algorithm. We first focus on a special case that only allows
cat-entanglements and not teleportations for communication. We provide a
two-step heuristic for solving this specialized setting: (i) finding an
assignment of qubits to computers using Tabu search, and (ii) using an
iterative greedy algorithm designed for a constrained version of the set cover
problem to determine cat-entanglement operations required to execute gates
locally.
For the general case, which allows both forms of communication, we propose
two algorithms that subdivide the quantum circuit into several portions and
apply the heuristic for the specialized setting on each portion. Teleportations
are then used to stitch together the solutions for each portion. Finally, we
simulate our algorithms on a wide range of randomly generated quantum networks
and circuits, and study the properties of their results with respect to several
varying parameters.
- Abstract（参考訳）: 短期量子コンピュータは少数の量子ビットしか保持できない。
大規模量子計算を容易にする方法の1つは、量子コンピュータの分散ネットワークである。
本研究では,量子回路として表現される量子プログラムを,異種量子コンピュータの量子ネットワークに分散する問題を,分散回路の実行に必要な通信コストを最小化する手法で検討する。
我々は2つのコミュニケーション方法を検討する: コンピュータのペア間でクビットのリンクコピーを生成する猫の絡み合い、テレポーテーション。
不均一なコンピュータは、アルゴリズムによって選択できる猫の絡み合いとテレポーテーション操作に制約を課す。
まず,コミュニケーションのためのテレポーテーションではなく,猫の絡み合いのみを許容する特殊なケースに注目した。
この特殊な設定を解くための2段階のヒューリスティックを提供する。
(i)タブサーチによるコンピュータへの量子ビットの割り当てを見つけること、
2) ゲートを局所的に実行するために必要な猫絡み操作を決定するために, セットカバー問題の制約バージョン用に設計された反復的欲求アルゴリズムを用いる。
両形態の通信を可能にする一般的な場合に対し、量子回路をいくつかの部分に分け、各部分の特殊設定にヒューリスティックを適用する2つのアルゴリズムを提案する。
テレポーテーションは、各部分のソリューションを縫い合わせるために使用される。
最後に,ランダムに生成する量子ネットワークと回路の広い範囲でアルゴリズムをシミュレートし,その特性について様々なパラメータについて検討する。
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