Fugu-MT 論文翻訳(概要): CQC: A Crosstalk-Aware Quantum Program Compilation Framework

論文の概要: CQC: A Crosstalk-Aware Quantum Program Compilation Framework

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.05751v1
Date: Tue, 12 Jul 2022 04:11:05 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2022-07-14 14:59:40.030403
Title: CQC: A Crosstalk-Aware Quantum Program Compilation Framework
Title（参考訳）: CQC:クロストーク対応の量子プログラムコンパイルフレームワーク
Authors: Fei Hua, Yuwei Jin, Yanhao Chen, Chi Zhang, Ari Hayes, Hang Gao, Eddy.Z Zhang
Abstract要約: クロストークノイズは、超伝導ノイズ中間量子デバイスにおける主要なノイズ源の1つとして同定されている。 CQCと呼ばれるクロストーク対応の量子プログラムコンパイルフレームワークを提案する。我々のフレームワークは、最先端のゲートスケジューリング手法と比較して6$times$までのエラー率を大幅に削減できる。
参考スコア（独自算出の注目度）: 13.842300116542141
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Near-term quantum systems are noisy. Crosstalk noise has been identified as one of the major sources of noises in superconducting Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices. Crosstalk arises from the concurrent execution of two-qubit gates, such as \texttt{CX}, on nearby qubits. It may significantly increase the error rate of gates compared to running them individually. Crosstalk can be mitigated through scheduling or hardware tuning. Prior studies, however, handle crosstalk at a very late stage in the compilation later, typically after hardware mapping is done. It might miss great opportunities of optimizing algorithm logic, routing, and crosstalk at the same time. In this paper, we push the envelope by considering all these factors simultaneously at the very early compilation stage. We propose a crosstalk-aware quantum program compilation framework called CQC that can enhance crosstalk-mitigation while achieving satisfactory circuit depth. Moreover, we identify opportunities for translation from intermediate representation to the circuit for application-specific crosstalk mitigation, for instance, the \texttt{CX} ladder construction in variational quantum eigensolvers (VQE). Evaluations through simulation and on real IBM-Q devices show that our framework can significantly reduce the error rate by up to 6$\times$, with only $\sim$60\% circuit depth compared to state-of-the-art gate scheduling approaches. In particular for VQE, we demonstrate 49\% circuit depth reduction with 9.6\% fidelity improvement over prior art on the H4 molecule using IBMQ Guadalupe. Our CQC framework will be released on GitHub.
Abstract（参考訳）: 短期量子システムはうるさい。クロストークノイズは、超伝導中規模量子(nisq)デバイスにおけるノイズの主な源の1つである。クロストークは、近くのキュービット上で \texttt{CX} のような2ビットゲートの同時実行から生じる。個別に実行するよりも、ゲートのエラー率を大幅に増加させる可能性がある。 crosstalkはスケジューリングやハードウェアチューニングによって緩和できる。しかし、以前の研究では、コンパイル後の非常に遅い段階で、一般的にハードウェアマッピングが完了した後、クロストークを処理する。アルゴリズムロジック、ルーティング、クロストークを同時に最適化する大きな機会を逃すかもしれません。本稿では,初期コンパイル段階で,これらすべての要因を同時に考慮し,エンベロープを押下する。本稿では,cqcと呼ばれるクロストーク対応量子プログラムコンパイルフレームワークを提案する。さらに,アプリケーション固有のクロストーク緩和のための中間表現から回路への変換の機会,例えば変分量子固有解法 (vqe) における \texttt{cx} ラダー構成を同定する。シミュレーションと実際のIBM-Qデバイスによる評価から、我々のフレームワークは、最先端のゲートスケジューリング手法と比較して、回路深さが60倍の6$\times$で、エラー率を大幅に削減できることがわかった。特に VQE では,IBMQ Guadalupe を用いた H4 分子の先行技術よりも 9.6 % の忠実度向上で 49 % の回路深さ減少を示す。私たちのCQCフレームワークはGitHubでリリースされます。

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