論文の概要: Line-graph qubit routing: from kagome to heavy-hex and more

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05385v1
• Date: Thu, 8 Jun 2023 17:35:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-09 13:07:37.304798
• Title: Line-graph qubit routing: from kagome to heavy-hex and more
• Title（参考訳）: line-graph qubit ルーティング: kagome から heavy-hex など
• Authors: Joris Kattem\"olle and Seenivasan Hariharan
• Abstract要約: 線グラフ量子ビットルーティングは高速、決定論的、効果的である。 線グラフ量子ビットルーティングは格子ベースのモデルの量子シミュレーションに直接的な応用がある。
• 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: Quantum computers have the potential to outperform classical computers, but are currently limited in their capabilities. One such limitation is the restricted connectivity between qubits, as captured by the hardware's coupling graph. This limitation poses a challenge for running algorithms that require a coupling graph different from what the hardware can provide. To overcome this challenge and fully utilize the hardware, efficient qubit routing strategies are necessary. In this paper, we introduce line-graph qubit routing, a general method for routing qubits when the algorithm's coupling graph is a line graph and the hardware coupling graph is a heavy graph. Line-graph qubit routing is fast, deterministic, and effective; it requires a classical computational cost that scales at most quadratically with the number of gates in the original circuit, while producing a circuit with a SWAP overhead of at most two times the number of two-qubit gates in the original circuit. We implement line-graph qubit routing and demonstrate its effectiveness in mapping quantum circuits on kagome, checkerboard, and shuriken lattices to hardware with heavy-hex, heavy-square, and heavy-square-octagon coupling graphs, respectively. Benchmarking shows the ability of line-graph qubit routing to outperform established general-purpose methods, both in the required classical wall-clock time and in the quality of the solution that is found. Line-graph qubit routing has direct applications in the quantum simulation of lattice-based models and aids the exploration of the capabilities of near-term quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは古典的コンピュータを上回る能力を持つが、現在はその能力に制限がある。 そのような制限の1つは、ハードウェアの結合グラフで捉えられるように、キュービット間の接続を制限することである。 この制限は、ハードウェアが提供するものと異なる結合グラフを必要とするアルゴリズムを実行する上での課題である。 この課題を克服し、ハードウェアを完全に活用するには、効率的なキュービットルーティング戦略が必要である。 本稿では,アルゴリズムの結合グラフが直線グラフでハードウェア結合グラフが重グラフである場合に,キュービットをルーティングするための一般的な方法である線グラフキュービットルーティングを提案する。 線形グラフ量子ビットルーティングは高速で決定論的かつ効果的であり、従来の回路のゲート数とほぼ4分の1でスケールする古典的な計算コストを必要とする一方で、SWAPオーバヘッドが元の回路の2キュービットゲートの2倍の回路を生成する。 線グラフ量子ビットルーティングを実装し,kagome,checkerboard,shuriken の量子回路をヘビーヘックス,ヘビー四角形,ヘビー四角形結合グラフのハードウェアにマッピングする上での有効性を示す。 ベンチマークは、必要となる古典的なウォールクロック時間と解の質の両方において、確立された汎用手法よりも優れたライングラフキュービットルーティング能力を示す。 線グラフ量子ビットルーティングは格子ベースのモデルの量子シミュレーションに直接的な応用があり、短期量子ハードウェアの能力の探索に役立つ。

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