論文の概要: Optimal Layout Synthesis for Deep Quantum Circuits on NISQ Processors with 100+ Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.11598v2
• Date: Mon, 22 Jul 2024 12:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-24 02:21:06.170959
• Title: Optimal Layout Synthesis for Deep Quantum Circuits on NISQ Processors with 100+ Qubits
• Title（参考訳）: NISQプロセッサ上の100ビット以上の深部量子回路の最適レイアウト合成
• Authors: Irfansha Shaik, Jaco van de Pol,
• Abstract要約: スケーラブルなレイアウト合成は、NISQプロセッサにとって非常に重要である。 本稿では,1つのSWAPとCNOTのグループを各ステップで適用する並列計画に基づくSAT符号化を提案する。 初めて、8, 14, 16量子ビット回路を最大17個のSWAPを持つ54, 80, 127量子ビットプラットフォームに最適にマッピングできる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Layout synthesis is mapping a quantum circuit to a quantum processor. SWAP gate insertions are needed for scheduling 2-qubit gates only on connected physical qubits. With the ever-increasing number of qubits in NISQ processors, scalable layout synthesis is of utmost importance. With large optimality gaps observed in heuristic approaches, scalable exact methods are needed. While recent exact and near-optimal approaches scale to moderate circuits, large deep circuits are still out of scope. In this work, we propose a SAT encoding based on parallel plans that apply 1 SWAP and a group of CNOTs at each time step. Using domain-specific information, we maintain optimality in parallel plans while scaling to large and deep circuits. From our results, we show the scalability of our approach which significantly outperforms leading exact and near-optimal approaches (up to 100x). For the first time, we can optimally map several 8, 14, and 16 qubit circuits onto 54, 80, and 127 qubit platforms with up to 17 SWAPs. While adding optimal SWAPs, we also report near-optimal depth in our mapped circuits.
• Abstract（参考訳）: レイアウト合成とは、量子回路を量子プロセッサにマッピングすることである。 SWAPゲート挿入は、接続された物理量子ビットのみに2ビットゲートをスケジューリングするために必要である。 NISQプロセッサにおける量子ビットの増大に伴い、スケーラブルなレイアウト合成が最も重要である。 ヒューリスティックなアプローチで観測される大きな最適性ギャップでは、スケーラブルな正確な方法が必要である。 最近の正確でほぼ最適のアプローチは、中程度の回路にスケールするが、大きな深層回路はまだスコープ外である。 本研究では,1つのSWAPとCNOTのグループを各ステップで適用する並列計画に基づくSAT符号化を提案する。 ドメイン固有情報を用いて,大規模・深層回路へのスケーリング中に並列計画における最適性を維持する。 以上の結果から,提案手法のスケーラビリティは,高精度かつほぼ最適なアプローチ(最大100倍)よりも大幅に向上することを示した。 初めて、8, 14, 16量子ビット回路を最大17個のSWAPを持つ54, 80, 127量子ビットプラットフォームに最適にマッピングできる。 SWAPを最適に加える一方で、マッピングした回路に準最適深度を報告した。

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