論文の概要: On Optimal Subarchitectures for Quantum Circuit Mapping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09321v1
• Date: Mon, 17 Oct 2022 18:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-22 06:49:48.929729
• Title: On Optimal Subarchitectures for Quantum Circuit Mapping
• Title（参考訳）: 量子回路マッピングのための最適サブアーキテクチャについて
• Authors: Tom Peham, Lukas Burgholzer and Robert Wille
• Abstract要約: 物理量子ビットを除去できないような最小サイズの部分構造を決定することは、非常に難しい問題であることを示す。 最適性基準の緩和に基づいて、最適性を維持した緩和された考察を導入する。 我々は、IBM、Google、Rigettiによる最先端量子コンピュータに対するこの新しい手法の利点を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.610459670994051
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Compiling a high-level quantum circuit down to a low-level description that can be executed on state-of-the-art quantum computers is a crucial part of the software stack for quantum computing. One step in compiling a quantum circuit to some device is quantum circuit mapping, where the circuit is transformed such that it complies with the architecture's limited qubit connectivity. Because the search space in quantum circuit mapping grows exponentially in the number of qubits, it is desirable to consider as few of the device's physical qubits as possible in the process. Previous work conjectured that it suffices to consider only subarchitectures of a quantum computer composed of as many qubits as used in the circuit. In this work, we refute this conjecture and establish criteria for judging whether considering larger parts of the architecture might yield better solutions to the mapping problem. Through rigorous analysis, we show that determining subarchitectures that are of minimal size, i.e., of which no physical qubit can be removed without losing the optimal mapping solution for some quantum circuit, is a very hard problem. Based on a relaxation of the criteria for optimality, we introduce a relaxed consideration that still maintains optimality for practically relevant quantum circuits. Eventually, this results in two methods for computing near-optimal sets of subarchitectures$\unicode{x2014}$providing the basis for efficient quantum circuit mapping solutions. We demonstrate the benefits of this novel method for state-of-the-art quantum computers by IBM, Google and Rigetti.
• Abstract（参考訳）: 最先端の量子コンピュータで実行できる低レベル記述に高レベル量子回路をコンパイルすることは、量子コンピューティングのソフトウェアスタックの重要な部分である。 あるデバイスに量子回路をコンパイルする1つのステップは量子回路マッピングである。 量子回路マッピングにおける探索空間は量子ビット数で指数関数的に増加するため、このプロセスでできる限りデバイスの物理的量子ビットの数を考えることが望ましい。 以前の研究は、回路で使用されるキュービットの数だけからなる量子コンピュータのサブアーキテクチャのみを考えるのに十分であると予想していた。 本稿では、この予想を反論し、アーキテクチャの大きい部分を考慮するとマッピングの問題に対するより良い解決策が得られるかどうかを判断するための基準を確立する。 厳密な解析を通じて、最小サイズのサブアーキテクチャを決定すること、すなわち、ある量子回路の最適なマッピング解を失うことなく物理的な量子ビットを取り除くことは、非常に難しい問題であることを示した。 最適性基準の緩和に基づき、実用的な量子回路の最適性を維持した緩和された考察を導入する。 最終的には、効率的な量子回路マッピングソリューションの基礎を提供するサブアーキテクチャの最適化に近い集合を計算するための2つの方法が導かれる。 我々は、IBM、Google、Rigettiによる最先端量子コンピュータに対するこの新しい手法の利点を実証する。

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