論文の概要: AutoComm: A Framework for Enabling Efficient Communication in Distributed Quantum Programs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.11674v2
• Date: Fri, 21 Oct 2022 21:01:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-03 22:15:22.362995
• Title: AutoComm: A Framework for Enabling Efficient Communication in Distributed Quantum Programs
• Title（参考訳）: AutoComm:分散量子プログラムにおける効率的な通信を実現するフレームワーク
• Authors: Anbang Wu, Hezi Zhang, Gushu Li, Alireza Shabani, Yuan Xie, Yufei Ding
• Abstract要約: 量子デバイス間の非局所量子通信は、各量子デバイス内の局所量子通信よりもはるかに高価でエラーを起こしやすい。 本稿では,多くの分散プログラムに広く存在する特定のキュービットノード通信パターンであるバースト通信を同定する。 次に、まず入力プログラムからバースト通信パターンを抽出し、次に検出したバースト通信の通信ステップを最適化する自動コンパイラフレームワークであるAutoCommを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.05397810840915
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Distributed quantum computing (DQC) is a promising approach to extending the computational power of near-term quantum devices. However, the non-local quantum communication between quantum devices is much more expensive and error-prone than the local quantum communication within each quantum device. Previous work on the DQC communication optimization focus on optimizing the communication protocol for each individual non-local gate and then adopt quantum compilation designs which are designed for local multi-qubit gates (such as controlled-x or CX gates) in a single quantum computer. The communication patterns in distributed quantum programs are not yet well studied, leading to a far-from-optimal communication cost. In this paper, we identify burst communication, a specific qubit-node communication pattern that widely exists in many distributed programs and can be leveraged to guide communication overhead optimization. We then propose AutoComm, an automatic compiler framework to first extract the burst communication patterns from the input programs, and then optimize the communication steps of burst communication discovered. Experimental results show that our proposed AutoComm can reduce the communication resource consumption and the program latency by 75.6% and 71.4% on average, respectively.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)は、短期量子デバイスの計算能力を拡張するための有望なアプローチである。 しかし、量子デバイス間の非局所量子通信は、各量子デバイス内の局所量子通信よりもはるかに高価でエラーを起こしやすい。 従来のDQC通信最適化の研究は、個々の非局所ゲートの通信プロトコルの最適化に重点を置いており、その後、ローカルなマルチキュービットゲート(制御xやCXゲートなど)のために単一の量子コンピュータで設計された量子コンパイル設計を採用する。 分散量子プログラムの通信パターンはまだ十分に研究されておらず、最適でない通信コストをもたらす。 本稿では,多くの分散プログラムに広く存在する,通信オーバーヘッド最適化のガイドとして活用可能な,特定の量子ノード通信パターンであるburst communicationを同定する。 次に、まず入力プログラムからバースト通信パターンを抽出し、次に検出したバースト通信の通信ステップを最適化する自動コンパイラフレームワークであるAutoCommを提案する。 実験の結果,提案するAutoCommは,通信リソース消費量とプログラム遅延をそれぞれ平均75.6%,71.4%削減できることがわかった。

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