論文の概要: Clifford Assisted Optimal Pass Selection for Quantum Transpilation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.15020v1
- Date: Mon, 26 Jun 2023 19:21:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-28 15:39:40.777474
- Title: Clifford Assisted Optimal Pass Selection for Quantum Transpilation
- Title（参考訳）: クリフォードによる量子伝送のための最適パス選択
- Authors: Siddharth Dangwal, Gokul Subramanian Ravi, Lennart Maximilian Seifert,
and Frederic T. Chong
- Abstract要約: 量子トランスパイレーションのための最適パスセットを選択するためのフレームワークである OPTRAN を提案する。
OPTRAN は IBM Qiskit が使用するベースラインの最大限界の87.66% で忠実さを向上することを示す。
また,OPTRANよりも78.33%,76.66%の許容限界を58.33%,69.44%のコスト削減で改善するOPTRAN-E-3およびOPTRAN-E-1の低コスト版を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8192289321660153
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The fidelity of quantum programs in the NISQ era is limited by high levels of
device noise. To increase the fidelity of quantum programs running on NISQ
devices, a variety of optimizations have been proposed. These include mapping
passes, routing passes, scheduling methods and standalone optimisations which
are usually incorporated into a transpiler as passes. Popular transpilers such
as those proposed by Qiskit, Cirq and Cambridge Quantum Computing make use of
these extensively. However, choosing the right set of transpiler passes and the
right configuration for each pass is a challenging problem. Transpilers often
make critical decisions using heuristics since the ideal choices are impossible
to identify without knowing the target application outcome. Further, the
transpiler also makes simplifying assumptions about device noise that often do
not hold in the real world. As a result, we often see effects where the
fidelity of a target application decreases despite using state-of-the-art
optimisations. To overcome this challenge, we propose OPTRAN, a framework for
Choosing an Optimal Pass Set for Quantum Transpilation. OPTRAN uses classically
simulable quantum circuits composed entirely of Clifford gates, that resemble
the target application, to estimate how different passes interact with each
other in the context of the target application. OPTRAN then uses this
information to choose the optimal combination of passes that maximizes the
target application's fidelity when run on the actual device. Our experiments on
IBM machines show that OPTRAN improves fidelity by 87.66% of the maximum
possible limit over the baseline used by IBM Qiskit. We also propose low-cost
variants of OPTRAN, called OPTRAN-E-3 and OPTRAN-E-1 that improve fidelity by
78.33% and 76.66% of the maximum permissible limit over the baseline at a
58.33% and 69.44% reduction in cost compared to OPTRAN respectively.
- Abstract（参考訳）: NISQ時代の量子プログラムの忠実度は、高レベルのデバイスノイズによって制限される。
NISQデバイス上で実行される量子プログラムの忠実性を高めるため、様々な最適化が提案されている。
これには、マッピングパス、ルーティングパス、スケジューリングメソッド、および通常パスとしてトランスパイラに組み込まれるスタンドアロン最適化が含まれる。
Qiskit、Cirq、Cambridge Quantum Computingなどの一般的なトランスパイラは、これらを広く利用している。
しかしながら、トランスパイラパスの正しいセットと各パスの正しい構成を選択することは難しい問題である。
トランスパイラは、対象のアプリケーション結果を知ることなく、理想的な選択を識別できないため、ヒューリスティックスを使って重要な決定をすることが多い。
さらに、トランスパイラは、実世界ではしばしば保持されないデバイスノイズに関する仮定を単純化する。
その結果、最先端の最適化を使用しても、ターゲットアプリケーションの忠実度が低下する影響がしばしば見られる。
この課題を克服するために,量子トランスパイルのための最適なパスセットを選択するためのフレームワークである optran を提案する。
optranは、従来のシミュレート可能な量子回路を、ターゲットアプリケーションに似たクリフォードゲートで構成し、異なるパスがターゲットアプリケーションのコンテキストで相互にどう相互作用するかを推定する。
OPTRANはこの情報を使用して、実際のデバイス上で実行する際のターゲットアプリケーションの忠実度を最大化するパスの最適な組み合わせを選択する。
OPTRAN は IBM Qiskit が使用するベースラインの最大限界の87.66% 向上することを示す。
また,OPTRANよりも78.33%,76.66%の許容限界を58.33%,69.44%のコスト削減で改善するOPTRAN-E-3およびOPTRAN-E-1の低コスト版を提案する。
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