論文の概要: Towards Distributed Quantum Computing by Qubit and Gate Graph Partitioning Techniques

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03942v1
• Date: Thu, 5 Oct 2023 23:21:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-10 04:06:20.997069
• Title: Towards Distributed Quantum Computing by Qubit and Gate Graph Partitioning Techniques
• Title（参考訳）: 量子ビットとゲートグラフ分割による分散量子コンピューティングを目指して
• Authors: Marc Grau Davis, Joaquin Chung, Dirk Englund, Rajkumar Kettimuthu
• Abstract要約: 本稿では,大規模量子回路の分割と,小型量子コンピュータへの分散のための2つの手法を提案する。 我々の手法は量子回路をグラフ表現にマッピングする。 本稿では,SeQUeNCe量子通信シミュレータを用いて,分散回路の実行に必要なすべての絡み合いを生成するのに必要な時間を測定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.211184870567714
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Distributed quantum computing is motivated by the difficulty in building large-scale, individual quantum computers. To solve that problem, a large quantum circuit is partitioned and distributed to small quantum computers for execution. Partitions running on different quantum computers share quantum information using entangled Bell pairs. However, entanglement generation and purification introduces both a runtime and memory overhead on distributed quantum computing. In this paper we study that trade-off by proposing two techniques for partitioning large quantum circuits and for distribution to small quantum computers. Our techniques map a quantum circuit to a graph representation. We study two approaches: one that considers only gate teleportation, and another that considers both gate and state teleportation to achieve the distributed execution. Then we apply the METIS graph partitioning algorithm to obtain the partitions and the number of entanglement requests between them. We use the SeQUeNCe quantum communication simulator to measure the time required for generating all the entanglements required to execute the distributed circuit. We find that the best partitioning technique will depend on the specific circuit of interest.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングは、大規模で個々の量子コンピュータを構築するのが難しいことが動機である。 この問題を解決するため、大きな量子回路を分割して小さな量子コンピュータに分散して実行する。 異なる量子コンピュータ上で動作するパーティションは、絡み合ったベルペアを使って量子情報を共有する。 しかし、絡み合いの生成と浄化は、分散量子コンピューティングにおけるランタイムとメモリオーバーヘッドの両方をもたらす。 本稿では,大きな量子回路を分割し,小さな量子コンピュータに分配する2つの手法を提案する。 我々の技術は量子回路をグラフ表現にマッピングする。 本稿では,ゲートテレポーテーションのみを考慮した方法と,ゲートと状態テレポーテーションの両方を考慮した分散実行を実現する方法について検討する。 次に、metisグラフ分割アルゴリズムを適用し、その分割とそれらの間の絡み合い要求数を求める。 本稿では,SeQUeNCe量子通信シミュレータを用いて,分散回路の実行に必要なすべての絡み合いを生成するのに必要な時間を測定する。 最適なパーティショニング手法は、特定の関心回路に依存することが判明した。

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