論文の概要: Tackling the Qubit Mapping Problem with Permutation-Aware Synthesis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.02939v1
- Date: Thu, 4 May 2023 15:39:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 14:57:28.771952
- Title: Tackling the Qubit Mapping Problem with Permutation-Aware Synthesis
- Title（参考訳）: 置換認識合成によるQubit写像問題の解法
- Authors: Ji Liu, Ed Younis, Mathias Weiden, Paul Hovland, John Kubiatowicz,
Costin Iancu
- Abstract要約: 本稿では,新しい階層型量子ビットマッピングとルーティングアルゴリズムを提案する。
第2段階の置換認識合成(PAS)では、各ブロックを最適化し、分離して合成する。
第3段階では、置換対応マッピング(PAM)アルゴリズムが第2段階の情報に基づいてブロックをターゲットデバイスにマッピングする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.885057869188087
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a novel hierarchical qubit mapping and routing algorithm. First, a
circuit is decomposed into blocks that span an identical number of qubits. In
the second stage permutation-aware synthesis (PAS), each block is optimized and
synthesized in isolation. In the third stage a permutation-aware mapping (PAM)
algorithm maps the blocks to the target device based on the information from
the second stage. Our approach is based on the following insights: (1)
partitioning the circuit into blocks is beneficial for qubit mapping and
routing; (2) with PAS, any block can implement an arbitrary input-output qubit
mapping that reduces the gate count; and (3) with PAM, for two adjacent blocks
we can select input-output permutations that optimize each block together with
the amount of communication required at the block boundary. Whereas existing
mapping algorithms preserve the original circuit structure and only introduce
"minimal" communication via inserting SWAP or bridge gates, the PAS+PAM
approach can additionally change the circuit structure and take full advantage
of hardware-connectivity. Our experiments show that we can produce
better-quality circuits than existing mapping algorithms or commercial
compilers (Qiskit, TKET, BQSKit) with maximum optimization settings. For a
combination of benchmarks we produce circuits shorter by up to 68% (18% on
average) fewer gates than Qiskit, up to 36% (9% on average) fewer gates than
TKET, and up to 67% (21% on average) fewer gates than BQSKit. Furthermore, the
approach scales, and it can be seamlessly integrated into any quantum circuit
compiler or optimization infrastructure.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,新しい階層型量子ビットマッピングとルーティングアルゴリズムを提案する。
まず、回路は同一数のキュービットにまたがるブロックに分解される。
第2段階の置換認識合成(PAS)では、各ブロックを最適化し、分離して合成する。
第3段階では、置換対応マッピング(PAM)アルゴリズムが第2段階の情報に基づいてブロックをターゲットデバイスにマッピングする。
1)回路をブロックに分割することは、キュービットマッピングやルーティングに有用であり、(2)PASでは、任意の入出力キュービットマッピングを実装でき、(3) PAMでは、隣接する2つのブロックに対して、ブロック境界で必要な通信量とともに、各ブロックを最適化する入出力置換を選択することができる。
既存のマッピングアルゴリズムが元の回路構造を保持し、SWAPやブリッジゲートを挿入して「最小」通信を導入するのに対して、PAS+PAMアプローチは回路構造を変更でき、ハードウェア接続性を完全に活用できる。
実験の結果,既存のマッピングアルゴリズムや商用コンパイラ (Qiskit, TKET, BQSKit) よりも高品質な回路を最適化設定で作成できることが判明した。
ベンチマークの組み合わせでは、Qiskitよりも68%(平均で18%)、TKETより36%(平均で9%)、BQSKitより67%(平均で21%)短いゲートが生成される。
さらに、アプローチはスケールし、任意の量子回路コンパイラや最適化インフラストラクチャにシームレスに統合することができる。
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