論文の概要: Tetris: A compilation Framework for VQE Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.01905v1
• Date: Tue, 5 Sep 2023 02:36:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-06 16:42:31.243064
• Title: Tetris: A compilation Framework for VQE Applications
• Title（参考訳）: Tetris: VQEアプリケーションのためのコンパイルフレームワーク
• Authors: Yuwei Jin, Zirui Li, Fei Hua, Yanhao Chen, Henry Chen, Yipeng Huang, and Eddy Z. Zhang
• Abstract要約: テトリス(Tetris)とファストブリッジ(Fast Bridging)という2つの革新的な技術を紹介する。 テトリス」は、UCCSDアンザッツの論理回路位相内でのキャンセル機会を明らかにすることで、VQE最適化の重要な側面に対処する。 Fast Bridging”は、スワップ重ルーティングに関連する制限を緩和する、キュービットルーティングに対する新しいアプローチを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4010591189891577
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum computing has shown promise in solving complex problems by leveraging the principles of superposition and entanglement. The Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm stands as a pivotal approach in the realm of quantum algorithms, enabling the simulation of quantum systems on quantum hardware. In this paper, we introduce two innovative techniques, namely "Tetris" and "Fast Bridging," designed to enhance the efficiency and effectiveness of VQE tasks. The "Tetris" technique addresses a crucial aspect of VQE optimization by unveiling cancellation opportunities within the logical circuit phase of UCCSD ansatz. Tetris demonstrates a remarkable reduction up to 20% in CNOT gate counts, about 119048 CNOT gates, and 30% depth reduction compared to the state-of-the-art compiler 'Paulihedral'. In addition to Tetris, we present the "Fast Bridging" technique as an alternative to the conventional qubit routing methods that heavily rely on swap operations. The fast bridging offers a novel approach to qubit routing, mitigating the limitations associated with swap-heavy routing. By integrating the fast bridging into the VQE framework, we observe further reductions in CNOT gate counts and circuit depth. The bridging technique can achieve up to 27% CNOT gate reduction in the QAOA application. Through a combination of Tetris and the fast bridging, we present a comprehensive strategy for enhancing VQE performance. Our experimental results showcase the effectiveness of Tetris in uncovering cancellation opportunities and demonstrate the symbiotic relationship between Tetris and the fast bridging in minimizing gate counts and circuit depth. This paper contributes not only to the advancement of VQE techniques but also to the broader field of quantum algorithm optimization.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは重ね合わせと絡み合いの原理を利用して複雑な問題を解決することに有望である。 変分量子固有ソルバ(vqe)アルゴリズムは、量子アルゴリズムの領域において重要なアプローチであり、量子ハードウェア上の量子システムのシミュレーションを可能にする。 本稿では,vqeタスクの効率性と効率性を高めるために設計された2つの革新的手法「テトリス」と「高速ブリッジング」を提案する。 テトリス法は、UCCSDアンサッツの論理回路位相内でのキャンセル機会を明らかにすることにより、VQE最適化の重要な側面に対処する。 テトリスは、最先端のコンパイラである'paulihedral'と比較して、最大20%のcnotゲート数、約119048のcnotゲート、30%の深さ減少を示す。 テトリスに加えて,スワップ操作に大きく依存する従来のqubitルーティング手法の代替として,高速ブリッジング手法を提案する。 高速ブリッジングはキュービットルーティングに対する新しいアプローチを提供し、スワップ重ルーティングに関連する制限を緩和する。 高速ブリッジングをvqeフレームワークに統合することにより、cnotゲート数と回路深さのさらなる低減を観測する。 ブリッジング技術は、qaoaアプリケーションにおいて最大27%のcnotゲート削減を達成できる。 テトリスと高速架橋を組み合わせることで,VQE性能向上のための総合戦略を提案する。 実験結果は,テトリスがキャンセルの機会を明らかにすることの有効性を示し,ゲート数と回路深度の最小化において,テトリスと高速ブリッジングの共生関係を示す。 本稿では,VQE技術の進歩だけでなく,量子アルゴリズム最適化の幅広い分野にも貢献する。

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