論文の概要: Qplacer: Frequency-Aware Component Placement for Superconducting Quantum
Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.17450v1
- Date: Tue, 30 Jan 2024 21:25:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-01 16:14:32.022865
- Title: Qplacer: Frequency-Aware Component Placement for Superconducting Quantum
Computers
- Title（参考訳）: Qplacer: 超伝導量子コンピュータのための周波数対応コンポーネント配置
- Authors: Junyao Zhang, Hanrui Wang, Qi Ding, Jiaqi Gu, Reouven Assouly, William
D. Oliver, Song Han, Kenneth R. Brown, Hai "Helen" Li, Yiran Chen
- Abstract要約: スケーリングを妨げる重要な課題はクロストークであり、量子チップ間の不要な相互作用が特徴である。
超伝導量子コンピュータに適した周波数対応静電配置フレームワークQplacerを提案する。
Qplacerは理論的なクロストークのないレイアウトに必要な面積を平均2.61倍と2.25倍に削減できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.078704677735537
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) computers face a critical limitation
in qubit numbers, hindering their progression towards large-scale and
fault-tolerant quantum computing. A significant challenge impeding scaling is
crosstalk, characterized by unwanted interactions among neighboring components
on quantum chips, including qubits, resonators, and substrate. We motivate a
general approach to systematically resolving multifaceted crosstalks in a
limited substrate area. We propose Qplacer, a frequency-aware
electrostatic-based placement framework tailored for superconducting quantum
computers, to alleviate crosstalk by isolating these components in spatial and
frequency domains alongside compact substrate design. Qplacer commences with a
frequency assigner that ensures frequency domain isolation for qubits and
resonators. It then incorporates a padding strategy and resonator partitioning
for layout flexibility. Central to our approach is the conceptualization of
quantum components as charged particles, enabling strategic spatial isolation
through a 'frequency repulsive force' concept. Our results demonstrate that
Qplacer carefully crafts the physical component layout in mitigating various
crosstalk impacts while maintaining a compact substrate size. On device
topology benchmarks, Qplacer can reduce the required area for theoretical
crosstalk-free layout by 2.61x and 2.25x on average, compared to the results of
manual design and classical placement engines, respectively.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間規模量子(NISQ)コンピュータは、量子ビット数の限界に直面し、大規模かつフォールトトレラントな量子コンピューティングへの進歩を妨げる。
スケーリングを妨げる重要な課題はクロストークであり、量子ビット、共振器、基板を含む量子チップ上の隣り合うコンポーネント間の不要な相互作用が特徴である。
限られた基板領域で多面クロストークを体系的に解くための一般的なアプローチを動機付けている。
本稿では,量子コンピュータ用の周波数対応静電配置フレームワークqplacerを提案し,これらのコンポーネントをコンパクトな基板設計とともに空間領域と周波数領域に分離することでクロストークを緩和する。
Qplacerは、キュービットと共振器の周波数領域分離を保証する周波数割り当て器で開始する。
次に、レイアウトの柔軟性のためにパディング戦略と共振器分割を組み込む。
我々のアプローチの中心は、荷電粒子としての量子成分の概念化であり、「周波数反発力」の概念による戦略的空間隔離を可能にする。
以上の結果から,Qplacerはコンパクトな基板サイズを維持しつつ,様々なクロストークの影響を緩和する物理部品配置を慎重に設計していることがわかった。
デバイストポロジーベンチマークでは、qplacerは、手動設計と古典的な配置エンジンの結果と比較して、理論的なクロストークフリーレイアウトに必要な面積を平均2.61倍と2.25倍削減できる。
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