論文の概要: A Synergistic Compilation Workflow for Tackling Crosstalk in Quantum
Machines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.05751v3
- Date: Sat, 9 Dec 2023 02:03:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-12 23:05:20.937490
- Title: A Synergistic Compilation Workflow for Tackling Crosstalk in Quantum
Machines
- Title（参考訳）: 量子マシンにおけるクロストーク処理のための相乗的コンパイルワークフロー
- Authors: Fei Hua, Yuwei Jin, Ang Li, Chenxu Liu, Meng Wang, Yanhao Chen, Chi
Zhang, Ari Hayes, Samuel Stein, Minghao Guo, Yipeng Huang, 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(NISQ)デバイスにおけるいくつかの主要なノイズの1つとして認識されている。
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）: 17.37662149918109
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Near-term quantum systems tend to be noisy. Crosstalk noise has been
recognized as one of several major types of noises in superconducting Noisy
Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices. Crosstalk arises from the concurrent
execution of two-qubit gates on nearby qubits, such as \texttt{CX}. It might
significantly raise the error rate of gates in comparison to running them
individually. Crosstalk can be mitigated through scheduling or hardware machine
tuning. Prior scientific studies, however, manage crosstalk at a really late
phase in the compilation process, usually after hardware mapping is done. It
may 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$60\% circuit depth compared to state-of-the-art gate
scheduling approaches. In particular, for VQE, we demonstrate 49\% circuit
depth reduction with 9.6\% fidelity improvement over prior art on the H4
molecule using IBMQ Guadalupe. Our CQC framework will be released on GitHub.
- Abstract（参考訳）: 短期量子系はノイズが多い傾向がある。
クロストークノイズは、超伝導中規模量子(nisq)デバイスにおける主要なノイズの1つとして認識されている。
Crosstalkは、近辺のqubit(例えば \texttt{CX} など)上の2ビットゲートの同時実行から生じる。
個別に実行するよりも、ゲートのエラー率を著しく上昇させる可能性がある。
Crosstalkはスケジューリングやハードウェアマシンチューニングによって緩和することができる。
しかし、以前の科学的研究では、ハードウェアマッピングが完了した後、コンパイルプロセスの本当に遅い段階でクロストークを管理する。
アルゴリズムロジック、ルーティング、クロストークを同時に最適化する大きな機会を逃すかもしれません。
本稿では,初期コンパイル段階で,これらすべての要因を同時に考慮し,エンベロープを押下する。
本稿では,cqcと呼ばれるクロストーク対応量子プログラムコンパイルフレームワークを提案する。
さらに,アプリケーション固有のクロストーク緩和のための中間表現から回路への変換の機会,例えば変分量子固有解法 (vqe) における \texttt{cx} ラダー構成を同定する。
シミュレーションと実際のIBM-Qデバイスによる評価から、我々のフレームワークは、最先端のゲートスケジューリング手法と比較して、回路深さが60倍の6$\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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