論文の概要: Nearest neighbor synthesis of CNOT circuits on general quantum architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.00592v2
• Date: Sat, 31 May 2025 06:14:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-03 20:53:52.75944
• 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上のCNOT回路の近接近接合成
• Authors: Xinyu Chen, Mingqiang Zhu, Xueyun Cheng, Zhijin Guan, Shiguang Feng, Pengcheng Zhu,
• Abstract要約: 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る。 CNOT回路の合成は物理的制約を考慮し、量子アルゴリズムを低レベル量子回路に変換する。 本論文は、ハミルトニアンパスを持つ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。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.150672883443338
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: NISQ devices have inherent limitations in terms of connectivity and hardware noise. The synthesis of CNOT circuits considers the physical constraints and transforms quantum algorithms into low-level quantum circuits that can execute on physical chips correctly. 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 architectures with and without Hamiltonian paths, aiming to enhance the fidelity of the circuits after execution. Firstly, a key-qubit priority mapping model for general quantum architectures 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. The algorithm is demonstrated on several popular cloud quantum computing platforms and simulators, showing that it effectively optimizes the fidelity of CNOT circuits compared with mainstream methods. Moreover, the method can be extended to more general circuits, thereby improving the overall performance of quantum computing on NISQ devices.
• Abstract（参考訳）: 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る。 CNOT回路の合成は物理的制約を考慮し、量子アルゴリズムを物理チップ上で正しく実行できる低レベルの量子回路に変換する。 現在の傾向では、ハミルトン経路のない量子チップアーキテクチャは、そのスケーラビリティと低ノイズ特性のため、徐々にハミルトン経路に置き換わっている。 そこで本論文では,ハミルトニアンパスと非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。 まず、一般的な量子アーキテクチャのためのキー-キュービット優先度マッピングモデルを提案する。 次に、タブサーチを用いて回路合成後のCNOTゲート数を削減し、その忠実度を高めることにより、初期マッピングをさらに改善する。 最後に、鍵-ビット優先写像モデルに基づいて、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。 このアルゴリズムは、いくつかの一般的な量子コンピューティングプラットフォームとシミュレータで実証されており、CNOT回路の忠実度を主流の手法と比較して効果的に最適化していることを示している。 さらに、この手法をより一般的な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の全体的な性能を向上させることができる。

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