論文の概要: Optimizing QAOA on Bipotent Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.13109v1
• Date: Thu, 23 Mar 2023 08:57:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 15:16:05.219882
• Title: Optimizing QAOA on Bipotent Architectures
• Title（参考訳）: bipotent architectureにおけるqaoaの最適化
• Authors: Yanjun Ji, Kathrin F. Koenig, and Ilia Polian
• Abstract要約: 本稿では,二元量子アーキテクチャにおけるハードウェアレベルとアルゴリズムレベルの改善のトレードオフについて検討する。 その結果、パルスレベルの最適化の利点は、鮮やかに最適化されたモノリシックゲートによる改善よりも優れていることが示唆された。
• 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: Vigorous optimization of quantum gates has led to bipotent quantum architectures, where the optimized gates are available for some qubits but not for others. However, such gate-level improvements limit the application of user-side pulse-level optimizations, which have proven effective for quantum circuits with a high level of regularity, such as the ansatz circuit of the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA). In this paper, we investigate the trade-off between hardware-level and algorithm-level improvements on bipotent quantum architectures. Our results for various QAOA instances on two quantum computers offered by IBM indicate that the benefits of pulse-level optimizations currently outweigh the improvements due to vigorously optimized monolithic gates. Furthermore, our data indicate that the fidelity of circuit primitives is not always the best indicator for the overall algorithm performance; also their gate type and schedule duration should be taken into account. This effect is particularly pronounced for QAOA on dense portfolio optimization problems, since their transpilation requires many SWAP gates, for which efficient pulse-level optimization exists. Our findings provide practical guidance on optimal qubit selection on bipotent quantum architectures and suggest the need for improvements of those architectures, ultimately making pulse-level optimization available for all gate types.
• Abstract（参考訳）: 量子ゲートの活発な最適化は、最適化されたゲートがいくつかの量子ビットで利用できるが、他の量子ビットでは利用できない二元的量子アーキテクチャをもたらす。 しかし、このようなゲートレベルの改善は、量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)のアンサッツ回路のような高い正則性を持つ量子回路に有効なユーザ側パルスレベル最適化の適用を制限する。 本稿では,二元量子アーキテクチャにおけるハードウェアレベルとアルゴリズムレベルの改善のトレードオフについて検討する。 IBMが提供している2つの量子コンピュータ上の様々なQAOAインスタンスの結果、パルスレベルの最適化の利点は、鮮やかに最適化されたモノリシックゲートによる改善よりも優れていることが示された。 さらに,本研究では,回路プリミティブの忠実性がアルゴリズム全体の性能を示す最善の指標であるとは限らないことを示す。 この効果はqaoaがポートフォリオの密集した最適化問題に対して特に顕著であり、それらのトランスパイル化には多くのスワップゲートが必要であり、効率的なパルスレベルの最適化が存在する。 本研究は,2次量子アーキテクチャにおける最適量子ビット選択に関する実践的ガイダンスを提供し,それらのアーキテクチャの改善の必要性を示唆し,最終的にすべてのゲートタイプに対してパルスレベルの最適化を実現する。

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