論文の概要: Exploiting Qubit Reuse through Mid-circuit Measurement and Reset

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.01925v1
• Date: Thu, 3 Nov 2022 16:06:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-20 11:43:06.674405
• Title: Exploiting Qubit Reuse through Mid-circuit Measurement and Reset
• Title（参考訳）: 中間回路計測とリセットによるクビット再利用
• Authors: Fei Hua, Yuwei Jin, Yanhao Chen, John Lapeyre, Ali Javadi-Abhari and Eddy Z. Zhang
• Abstract要約: 中間回路のハードウェア測定は、回路効率と忠実度を3つの側面から改善することができる。 我々は,キュービットの再利用,忠実度,ゲート数,回路長のトレードオフを見つけ,活用できるコンパイラ支援ツールを設計する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5010430975839792
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum measurement is important to quantum computing as it extracts the outcome of the circuit at the end of the computation. Previously, all measurements have to be done at the end of the circuit. Otherwise, it will incur significant errors. But it is not the case now. Recently IBM started supporting dynamic circuits through hardware (instead of software by simulator). With mid-circuit hardware measurement, we can improve circuit efficacy and fidelity from three aspects: (a) reduced qubit usage, (b) reduced swap insertion, and (c) improved fidelity. We demonstrate this using real-world applications Bernstein Verizani on real hardware and show that circuit resource usage can be improved by 60\%, and circuit fidelity can be improved by 15\%. We design a compiler-assisted tool that can find and exploit the tradeoff between qubit reuse, fidelity, gate count, and circuit duration. We also developed a method for identifying whether qubit reuse will be beneficial for a given application. We evaluated our method on a representative set of essential applications. We can reduce resource usage by up to 80\% and circuit fidelity by up to 20\%.
• Abstract（参考訳）: 量子測定は、計算の最後に回路の結果を抽出するので、量子コンピューティングにとって重要である。 これまでは、すべての測定は回路の最後に行う必要があった。 さもないと重大なエラーが発生する。 しかし、今はそうではない。 最近、IBMはハードウェア(シミュレータによるソフトウェアの代わりに)による動的回路のサポートを開始した。 中間回路のハードウェア測定により、回路効率と忠実度を3つの側面から改善することができる。 a) qubit の使用を減らします。 (b)スワップ挿入の削減、及び (c) 忠実度が向上した。 実世界のアプリケーションであるbernstein verizani を用いて実ハードウェア上でこれを実演し,回路リソース使用率を60\%向上し,回路忠実度を15\%向上できることを示す。 我々は,キュービットの再利用,忠実度,ゲート数,回路長のトレードオフを見つけ,活用できるコンパイラ支援ツールを設計する。 また,特定のアプリケーションに対してqubitの再利用が有益かどうかを判定する手法を開発した。 本手法を代表的な応用として評価した。 資源使用量を最大80 %削減し、回路忠実度を最大20 %削減できる。

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