論文の概要: Characterizing the Inter-Core Qubit Traffic in Large-Scale Quantum Modular Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.01921v1
• Date: Tue, 3 Oct 2023 09:54:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-04 14:59:00.939648
• Title: Characterizing the Inter-Core Qubit Traffic in Large-Scale Quantum Modular Architectures
• Title（参考訳）: 大規模量子モジュールアーキテクチャにおけるコア間トラフィックの特性
• Authors: Sahar Ben Rached, Isaac Lopez Agudo, Santiago Rodrigo, Medina Bandic, Sebastian Feld, Hans van Someren, Eduard Alarc\'on, Carmen G. Almud\'ever, Sergi Abadal
• Abstract要約: 大規模回路におけるモノリシック・テンポラル・コア間通信の時代の先駆的な特徴について述べる。 プログラムは、最大1000量子ビットをサポートする全対全接続コアアーキテクチャで実行される。 実証結果に基づいて,量子回路をマルチコアプロセッサにマッピングするための一連のガイドラインを提供し,大規模マルチコアアーキテクチャのベンチマークの基礎を定めている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8946122116481299
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Modular quantum processor architectures are envisioned as a promising solution for the scalability of quantum computing systems beyond the Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) devices era. Based upon interconnecting tens to hundreds of quantum cores via a quantum intranet, this approach unravels the pressing limitations of densely qubit-packed monolithic processors, mainly by mitigating the requirements of qubit control and enhancing qubit isolation, and therefore enables executing large-scale algorithms on quantum computers. In order to optimize such architectures, it is crucial to analyze the quantum state transfers occurring via inter-core communication networks, referred to as inter-core qubit traffic. This would also provide insights to improve the software and hardware stack for multi-core quantum computers. To this aim, we present a pioneering characterization of the spatio-temporal inter-core qubit traffic in large-scale circuits. The programs are executed on an all-to-all connected multi-core architecture that supports up to around 1000 qubits. We characterize the qubit traffic based on multiple performance metrics to assess the computational process and the communication overhead. Based on the showcased results, we conclude on the scalability of the presented algorithms, provide a set of guidelines to improve mapping quantum circuits to multi-core processors, and lay the foundations of benchmarking large-scale multi-core architectures.
• Abstract（参考訳）: モジュラ量子プロセッサアーキテクチャは、ノイズ中間スケール量子(NISQ)デバイス時代を超えた量子コンピューティングシステムのスケーラビリティのための有望なソリューションとして構想されている。 量子イントラネットを介して数十から数百の量子コアを相互接続することにより、主に量子ビット制御の要求を緩和し、量子コンピュータ上で大規模アルゴリズムの実行を可能にすることによって、密度の高い量子ビットパッケージ型モノリシックプロセッサの圧力制限を緩和する。 このようなアーキテクチャを最適化するためには、コア間通信ネットワークを介して発生する量子状態移動を解析することが重要である。 これはまた、マルチコア量子コンピュータのソフトウェアとハードウェアスタックを改善するための洞察を提供する。 そこで本研究では,大規模回路における時空間的コア間量子ビットトラフィックの先駆的特徴付けを行う。 プログラムは、最大1000キュービットをサポートするすべての接続されたマルチコアアーキテクチャ上で実行される。 本研究では,複数の性能指標に基づいてキュービットトラフィックを特徴付け,計算プロセスと通信オーバーヘッドを評価する。 提示された結果に基づき,提案アルゴリズムのスケーラビリティ,マルチコアプロセッサへの量子回路マッピングを改善するためのガイドライン,大規模マルチコアアーキテクチャのベンチマークの基礎を提供する。

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