論文の概要: Qubit-reuse compilation with mid-circuit measurement and reset
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.08039v1
- Date: Fri, 14 Oct 2022 18:11:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-22 14:01:09.101742
- Title: Qubit-reuse compilation with mid-circuit measurement and reset
- Title（参考訳）: 中間回路計測とリセットによるQubit-Reuseコンパイル
- Authors: Matthew DeCross, Eli Chertkov, Megan Kohagen, Michael Foss-Feig
- Abstract要約: 本稿では、量子回路を入力とし、コンパイル回路を出力するqubit-reuseコンパイルの考え方を紹介する。
回路を2倍にするためには、最適なqubit-reuseコンパイルが同じ数のqubitを必要とすることを示す。
我々は、20量子量子量子H1-1トラップイオン量子プロセッサ上で、80量子QAOA MaxCut回路を実験的に実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A number of commercially available quantum computers, such as those based on
trapped-ion or superconducting qubits, can now perform mid-circuit measurements
and resets. In addition to being crucial for quantum error correction, this
capability can help reduce the number of qubits needed to execute many types of
quantum algorithms by measuring qubits as early as possible, resetting them,
and reusing them elsewhere in the circuit. In this work, we introduce the idea
of qubit-reuse compilation, which takes as input a quantum circuit and produces
as output a compiled circuit that requires fewer qubits to execute due to qubit
reuse. We present two algorithms for performing qubit-reuse compilation: an
exact constraint programming optimization model and a greedy heuristic. We
introduce the concept of dual circuits, obtained by exchanging state
preparations with measurements and vice versa and reversing time, and show that
optimal qubit-reuse compilation requires the same number of qubits to execute a
circuit as its dual. We illustrate the performance of these algorithms on a
variety of relevant near-term quantum circuits, such as one-dimensional and
two-dimensional time-evolution circuits, and numerically benchmark their
performance on the quantum adiabatic optimization algorithm (QAOA) applied to
the MaxCut problem on random three-regular graphs. To demonstrate the practical
benefit of these techniques, we experimentally realize an 80-qubit QAOA MaxCut
circuit on the 20-qubit Quantinuum H1-1 trapped ion quantum processor using
qubit-reuse compilation algorithms.
- Abstract（参考訳）: トラップイオンや超伝導量子ビットをベースとした多くの商用量子コンピュータは、現在、中間回路の測定とリセットを行うことができる。
量子誤り訂正に不可欠なことに加えて、この能力は量子ビットをできるだけ早く測定し、再セットし、回路内の他の場所で再利用することで、多くの種類の量子アルゴリズムを実行するために必要な量子ビットの数を減らすのに役立つ。
本稿では、量子回路を入力とし、量子ビットの再利用により実行に要するキュービットが少ないコンパイル回路を出力として生成する、量子ビット再利用の考え方を紹介する。
本稿では,厳密な制約プログラミング最適化モデルと厳密なヒューリスティックの2つのアルゴリズムを提案する。
本稿では、状態準備を測定値と交換し、逆転時間と逆転時間とすることで得られる二重回路の概念を導入し、その二重回路を実行するために最適な量子ビット再使用コンパイルが同じ数の量子ビットを必要とすることを示す。
これらのアルゴリズムは, 1次元および2次元の時間進化回路など, 関連する様々な量子回路上での性能を概説し, ランダムな3規則グラフ上のMaxCut問題に適用した量子断熱最適化アルゴリズム(QAOA)の性能を数値的に評価する。
これらの手法の実用的メリットを実証するため,20量子量子量子H1-1トラップイオン量子プロセッサ上での80量子QAOA MaxCut回路をqubit-reuseコンパイルアルゴリズムを用いて実験的に実現した。
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