論文の概要: Qplacer: Frequency-Aware Component Placement for Superconducting Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.17450v2
- Date: Wed, 8 May 2024 17:00:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-09 18:31:11.801029
- 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: 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。
我々は,限られた基板領域における多面的クロストークを体系的に解決する一般的なアプローチを動機付けている。
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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.432135666718708
- 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 various device topologies and NISQ benchmarks, Qplacer improves fidelity by an average of 36.7x and reduces spatial violations (susceptible to crosstalk) by an average of 12.76x, compared to classical placement engines. Regarding area optimization, compared to manual designs, Qplacer can reduce the required layout area by 2.14x on average
- 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。
我々は,限られた基板領域における多面的クロストークを体系的に解決する一般的なアプローチを動機付けている。
超伝導量子コンピュータに適した周波数認識型静電配置フレームワークであるQplacerを提案し,これらの部品をコンパクトな基板設計とともに空間および周波数領域で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。
様々なデバイストポロジとNISQベンチマークにおいて、Qplacerは、従来の配置エンジンと比較して、平均36.7倍の忠実さを向上し、空間違反(クロストークの影響を受けやすい)を平均12.76倍削減する。
面積最適化に関しては、手動設計と比較して、Qplacerは必要なレイアウト面積を平均2.14倍削減できる。
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