論文の概要: Reducing the Compilation Time of Quantum Circuits Using Pre-Compilation
on the Gate Level
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.04941v2
- Date: Mon, 31 Jul 2023 16:43:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-01 22:44:52.535824
- Title: Reducing the Compilation Time of Quantum Circuits Using Pre-Compilation
on the Gate Level
- Title（参考訳）: ゲートレベルでのプリコンパイルを用いた量子回路のコンパイル時間を短縮する
- Authors: Nils Quetschlich, Lukas Burgholzer, Robert Wille
- Abstract要約: 量子コンピューティングでは、問題インスタンスは量子回路にエンコードされ、特定のプラットフォーム向けにコンパイルされなければならない。
本稿では,繰り返し発生する問題のコンパイルに要する時間を最小限に抑えるための包括的事前コンパイル手法を提案する。
すべての実装は、ミュンヘン量子ツールキットの一部としてGitHubで入手可能だ。
- 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: In order to implement a quantum computing application, problem instances must
be encoded into a quantum circuit and then compiled for a specific platform.
The lengthy compilation process is a key bottleneck in this workflow,
especially for problems that arise repeatedly with a similar yet distinct
structure (each of which requires a new compilation run thus far). In this
paper, we aim to overcome this bottleneck by proposing a comprehensive
pre-compilation technique that tries to minimize the time spent for compiling
recurring problems while preserving the solution quality as much as possible.
The following concepts underpin the proposed approach: Beginning with a problem
class and a corresponding quantum algorithm, a predictive encoding scheme is
applied to encode a representative problem instance into a general-purpose
quantum circuit for that problem class. Once the real problem instance is
known, the previously constructed circuit only needs to be adjusted -- with
(nearly) no compilation necessary. Experimental evaluations on QAOA for the
MaxCut problem as well as a case study involving a satellite mission planning
problem show that the proposed approach significantly reduces the compilation
time by several orders of magnitude compared to Qiskit's compilation schemes
while maintaining comparable compiled circuit quality. All implementations are
available on GitHub (https://github.com/cda-tum/mqt-problemsolver) as part of
the Munich Quantum Toolkit (MQT).
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングアプリケーションを実装するためには、問題インスタンスを量子回路にエンコードし、特定のプラットフォーム向けにコンパイルする必要がある。
長いコンパイルプロセスは、このワークフローにおける重要なボトルネックであり、特に、同じだが異なる構造で繰り返し発生する問題(それぞれがこれまで新しいコンパイル実行を必要としている)に対してである。
本稿では,繰り返し発生する問題のコンパイルに要する時間を最小限に抑えるとともに,解の質を極力保ちつつ,このボトルネックを克服することを目的としている。
問題クラスと対応する量子アルゴリズムから始めると、代表的な問題インスタンスをその問題クラスの汎用量子回路にエンコードするために予測符号化スキームが適用される。
実際の問題インスタンスが知られると、以前構築された回路は、(ほぼ)コンパイル不要で、調整されるだけでよい。
MaxCut問題に対するQAOAと衛星ミッション計画問題に関するケーススタディの実験的評価により,提案手法は,同等のコンパイル回路品質を維持しながら,Qiskitのコンパイル方式と比較して,数桁のコンパイル時間を著しく短縮することを示した。
すべての実装は GitHub (https://github.com/cda-tum/mqt-problemsolver) でミュンヘン量子ツールキット (MQT) の一部として公開されている。
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