論文の概要: beSnake: A routing algorithm for scalable spin-qubit architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.16090v1
• Date: Sun, 24 Mar 2024 11:08:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-26 17:35:42.966285
• Title: beSnake: A routing algorithm for scalable spin-qubit architectures
• Title（参考訳）: beSnake: スケーラブルなスピンキュービットアーキテクチャのためのルーティングアルゴリズム
• Authors: N. Paraskevopoulos, C. G. Almudever, S. Feld,
• Abstract要約: 本稿では,スケーラブルなスピンキュービットアーキテクチャにおける複雑なキュービットルーティング問題に対処するアルゴリズムであるbeSnakeを紹介する。 BeSnakeはシャトル操作を導入し、回路の実行時間を最適化し、より高い運用忠実度と高速な計算時間を達成している。 我々のシミュレーションは、1000ドル相当の量子ビットを持つランダム回路と実量子アルゴリズムの既存のルーティングソリューションに対して、beSnakeの利点を実証している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As quantum computing devices become larger with respect to the number of qubits, the realization of two-qubit interactions becomes more challenging, necessitating innovative and scalable qubit routing solutions. In this work, we introduce beSnake, a novel algorithm specifically designed to address the intricate qubit routing challenges in scalable spin-qubit architectures. The algorithm utilizes shuttle operations that physically move a qubit to an adjacent, unoccupied quantum dot. Unlike traditional methods in superconducting architectures that solely rely on SWAP operations, beSnake incorporates those shuttle operations to optimize the execution time of the circuits and achieve higher operational fidelity and quicker computation times of the routing task itself. By employing a breadth-first search approach, beSnake effectively manages the restrictions created by diverse topologies and positions of qubits. It also dynamically tackles parallelized routing tasks with multiple qubits that act as obstacles with the option to adjust the level of optimization. Our simulations demonstrate beSnake's advantage over an existing routing solution for random circuits and real quantum algorithms with up to $1,000$ qubits. It shows on average an up to $80\%$ and $54\%$ improvement in gate overhead and depth overhead, respectively, and up to $8.33$ times faster routing time.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングデバイスが量子ビットの数に関して大きくなるにつれて、2ビットの相互作用の実現はより困難になり、革新的でスケーラブルな量子ビットルーティングソリューションを必要とする。 本研究では,スケーラブルなスピンキュービットアーキテクチャにおける複雑なキュービットルーティング問題に対処するために設計された,新しいアルゴリズムであるbeSnakeを紹介する。 このアルゴリズムは、クビットを隣接する非占有量子ドットに物理的に移動させるシャトル演算を利用する。 SWAPのみに依存する従来の超伝導アーキテクチャの手法とは異なり、beSnakeはこれらのシャトル演算を組み込んで回路の実行時間を最適化し、ルーティングタスク自体のより高い操作忠実性とより高速な計算時間を達成している。 beSnakeは、幅の広い検索アプローチを採用することで、様々なトポロジやキュービットの位置によって生成される制約を効果的に管理する。 また、複数のキュービットで並列化されたルーティングタスクに動的に取り組み、最適化のレベルを調整するオプションで障害として機能する。 我々のシミュレーションは、1000ドル相当の量子ビットを持つランダム回路と実量子アルゴリズムの既存のルーティングソリューションに対して、beSnakeの利点を実証している。 平均して80 %$と54 %$でゲートのオーバーヘッドと深さのオーバーヘッドが改善され、ルーティング時間が最大で8.33 ドルになる。

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