論文の概要: Nearest neighbor synthesis of CNOT circuits on general quantum
architectures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.00592v1
- Date: Sun, 1 Oct 2023 06:30:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 03:20:58.430649
- Title: Nearest neighbor synthesis of CNOT circuits on general quantum
architectures
- Title（参考訳）: 一般量子アーキテクチャにおけるcnot回路の近接近傍合成
- Authors: Xinyu Chen, Mingqiang Zhu, Xueyun Cheng, Pengcheng Zhu, Zhijin Guan
- Abstract要約: 本論文は、ハミルトニアンパスを用いたアーキテクチャにおけるCNOT回路の近接合成について述べる。
ハミルトニアンパスを含まない一般アーキテクチャのキー・キュービット優先写像モデルを提案する。
実験結果から,提案手法は実量子コンピューティングデバイス上でのCNOT回路の忠実度を約64.7%向上させることができることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.363647205992951
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In recent years, quantum computing has entered the Noisy Intermediate-Scale
Quantum (NISQ). However, NISQ devices have inherent limitations in terms of
connectivity and hardware noise, necessitating the transformation of quantum
logic circuits for correct execution on NISQ chips. The synthesis of CNOT
circuits considering physical constraints can transform quantum algorithms into
low-level quantum circuits, which can be directly executed on physical chips.
In the current trend, quantum chip architectures without Hamiltonian paths are
gradually replacing architectures with Hamiltonian paths due to their
scalability and low-noise characteristics. To this end, this paper addresses
the nearest neighbor synthesis of CNOT circuits in the architecture with and
without Hamiltonian paths, aiming to enhance the fidelity of the circuits after
execution. Firstly, a key-qubit priority mapping model for the general
architecture with and without Hamiltonian paths is proposed. Secondly, the
initial mapping is further improved by using tabu search to reduce the number
of CNOT gates after circuit synthesis and enhance its fidelity. Finally, the
noise-aware CNOT circuit nearest neighbor synthesis algorithm for the general
architecture is proposed based on the key-qubit priority mapping model.
Experimental results show that the proposed method can enhance the fidelity of
the CNOT circuit by about 64.7% on a real quantum computing device, achieving a
significant optimization effect. Furthermore, the method can be extended to
other circuits, thereby improving the overall performance of quantum computing
on NISQ devices.
- Abstract（参考訳）: 近年、量子コンピューティングはNISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) に組み込まれている。
しかし、NISQデバイスは接続性やハードウェアノイズに固有の制限があり、NISQチップ上での正しい実行には量子論理回路の変換が必要である。
物理制約を考慮したCNOT回路の合成は、量子アルゴリズムを物理チップ上で直接実行できる低レベル量子回路に変換することができる。
現在、ハミルトニアンパスを持たない量子チップアーキテクチャは、スケーラビリティと低ノイズ特性のため、徐々にハミルトニアンパスに置き換えられている。
そこで本稿では,アーキテクチャにおける最寄りのcnot回路をハミルトニアンパスと併用し,実行後の回路の忠実性を高めることを目的としたcnot回路の近接合成について述べる。
まず,ハミルトニアンパスの有無を考慮した一般アーキテクチャのためのキー量子ビット優先マッピングモデルを提案する。
次に,tabu探索を用いて回路合成後のcnotゲート数を削減し,その忠実度を向上させることにより,初期マッピングをさらに改善する。
最後に、キー量子ビット優先マッピングモデルに基づいて、一般アーキテクチャのためのノイズ対応cnot回路近傍合成アルゴリズムを提案する。
実験結果から,提案手法は実量子コンピューティングデバイス上でのCNOT回路の忠実度を約64.7%向上し,大幅な最適化効果が得られた。
さらに、この手法を他の回路に拡張することで、NISQデバイス上での量子コンピューティング全体の性能を向上させることができる。
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