論文の概要: Quantum Circuit Resizing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.00720v1
- Date: Fri, 30 Dec 2022 11:37:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 03:18:47.456301
- Title: Quantum Circuit Resizing
- Title（参考訳）: 量子回路のリサイズ化
- Authors: Movahhed Sadeghi, Soheil Khadirsharbiyani, Mahmut Taylan Kandemir
- Abstract要約: 既存の量子系は非常に限定的な物理量子ビット数を提供し、物理量よりも多くの論理量子ビットを持つ量子アルゴリズム/回路を実行しようとするとコンパイル時にエラーが発生する。
既存の量子システムが、近い将来、大きな回路を収容できる十分な数の量子ビットを提供できると期待することは現実的ではないので、小さなシステムで何らかの形で大きな回路を実行できる戦略を探求する必要がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.664680936017533
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Existing quantum systems provide very limited physical qubit counts, trying
to execute a quantum algorithm/circuit on them that have a higher number of
logical qubits than physically available lead to a compile-time error. Given
that it is unrealistic to expect existing quantum systems to provide, in near
future, sufficient number of qubits that can accommodate large circuit, there
is a pressing need to explore strategies that can somehow execute large
circuits on small systems. In this paper, first, we perform an analysis to
identify the qubits that are most suitable for circuit resizing. Our results
reveal that, in most quantum programs, there exist qubits that can be reused
mid-program to serially/sequentially execute the circuit employing fewer
qubits. Motivated by this observation, we design, implement and evaluate a
compiler-based approach that i) identifies the qubits that can be most
beneficial for serial circuit execution; ii) selects those qubits to reuse at
each step of execution for size minimization of the circuit; and iii) minimizes
Middle Measurement (MM) delays due to impractical implementation of shots to
improve the circuit reliability. Furthermore, since our approach intends to
execute the circuits sequentially, the crosstalk errors can also be optimized
as a result of the reduced number of concurrent gates. The experimental results
indicate that our proposed approach can (i) execute large circuits that
initially cannot fit into small circuits, on small quantum hardware, and (ii)
can significantly improve the PST of the results by 2.1X when both original and
our serialized programs can fit into the target quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 既存の量子系は非常に限定的な物理量子ビット数を提供し、物理量よりも多くの論理量子ビットを持つ量子アルゴリズム/回路を実行しようとするとコンパイル時にエラーが発生する。
既存の量子システムが、近い将来、大きな回路を収容できる十分な数の量子ビットを提供できると期待することは現実的ではないので、小さなシステムで何らかの形で大きな回路を実行できる戦略を探求する必要がある。
本稿ではまず,回路のリサイズに最も適した量子ビットの同定を行う。
その結果、ほとんどの量子プログラムには、より少ない量子ビットを用いた回路をシリアル/シークエンシャルに実行するために中間プログラムで再利用できる量子ビットが存在することがわかった。
この観察により、我々はコンパイラベースのアプローチを設計し、実装し、評価する。
i) シリアル回路の実行に最も有用であるqubitを識別すること。
二 回路のサイズを最小化するために、各工程で再利用するクビットを選択すること。
三 ショットの実用的実装による中間測定(MM)遅延を最小限に抑え、回路信頼性を向上させる。
さらに,本手法は回路を逐次実行することを目的としているため,並列ゲート数の削減によるクロストーク誤差の最適化も可能である。
実験結果から,提案手法が有効であることが示唆された。
i) 最初は小さな回路に収まらない大規模な回路を、小さな量子ハードウェア上で実行し、
(ii) 対象の量子ハードウェアにオリジナルプログラムとシリアライズプログラムの両方が収まると、結果のpstを2.1倍向上させることができる。
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