論文の概要: Q-Pilot: Field Programmable Qubit Array Compilation with Flying Ancillas
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.16190v3
- Date: Wed, 11 Sep 2024 22:01:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-13 22:22:54.186788
- Title: Q-Pilot: Field Programmable Qubit Array Compilation with Flying Ancillas
- Title（参考訳）: Q-Pilot:フライングアンシラによるフィールドプログラマブルクビットアレーコンパイル
- Authors: Hanrui Wang, Daniel Bochen Tan, Pengyu Liu, Yilian Liu, Jiaqi Gu, Jason Cong, Song Han,
- Abstract要約: フィールドプログラマブルキュービットアレイ(FPQA)のためのスケーラブルなコンパイラQ-Pilotを提案する。
データキュービット間の2キュービットゲートをルーティングするために、可動原子を活用しながら、すべてのデータキュービットを固定原子にマッピングする。
Q-PilotはFPQAの柔軟性を有効活用し、100量子ランダム、量子シミュレーション、QAOAの各回路の回路深さの1.4x、27.7x、6.3xの低減を実現している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.228668036464978
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Neutral atom arrays have become a promising platform for quantum computing, especially the field programmable qubit array (FPQA) endowed with the unique capability of atom movement. This feature allows dynamic alterations in qubit connectivity during runtime, which can reduce the cost of executing long-range gates and improve parallelism. However, this added flexibility introduces new challenges in circuit compilation. Inspired by the placement and routing strategies for FPGAs, we propose to map all data qubits to fixed atoms while utilizing movable atoms to route for 2-qubit gates between data qubits. Coined flying ancillas, these mobile atoms function as ancilla qubits, dynamically generated and recycled during execution. We present Q-Pilot, a scalable compiler for FPQA employing flying ancillas to maximize circuit parallelism. For two important quantum applications, quantum simulation and the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA), we devise domain-specific routing strategies. In comparison to alternative technologies such as superconducting devices or fixed atom arrays, Q-Pilot effectively harnesses the flexibility of FPQA, achieving reductions of 1.4x, 27.7x, and 6.3x in circuit depth for 100-qubit random, quantum simulation, and QAOA circuits, respectively.
- Abstract（参考訳）: ニュートラル原子配列は量子コンピューティングにとって有望なプラットフォームとなり、特に、原子移動のユニークな能力を持つフィールドプログラマブル量子ビットアレイ(FPQA)が注目されている。
この機能により、実行中のqubit接続の動的変更が可能になり、長距離ゲートの実行コストを削減し、並列性を改善することができる。
しかし、この柔軟性が追加され、サーキットコンパイルにおける新たな課題がもたらされる。
FPGAの配置とルーティング戦略に着想を得て,データキュービット間の2キュービットゲートのルーティングに可動原子を用いながら,すべてのデータキュービットを固定原子にマッピングすることを提案する。
空飛ぶアンシラと結合されたこれらの移動原子は、アンシラ量子ビットとして機能し、実行中に動的に生成され、リサイクルされる。
本稿では,フライングアンシラを用いたFPQA用スケーラブルコンパイラQ-Pilotについて述べる。
量子シミュレーションと量子近似最適化アルゴリズム(Quantum Approximate Optimization Algorithm, QAOA)の2つの重要な量子アプリケーションに対して、ドメイン固有のルーティング戦略を考案する。
超伝導デバイスや固定原子配列などの代替技術と比較して、Q-PilotはFPQAの柔軟性を効果的に活用し、100量子ランダム、量子シミュレーション、QAOA回路の回路深さの1.4x、27.7x、6.3xの低減を実現している。
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