論文の概要: beSnake: A routing algorithm for scalable spin-qubit architectures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.16090v2
- Date: Wed, 1 May 2024 15:30:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-02 17:55:26.294140
- 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: Nikiforos Paraskevopoulos, Carmen G. Almudever, Sebastian 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。
BeSnakeは、最大72%の量子ビット密度で、様々なトポロジと障害物として働く量子ビット位置によって生じる制約を効果的に管理する。
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や実量子アルゴリズム上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）: 1.351147045576948
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As quantum computing devices increase in size with respect to the number of qubits, two-qubit interactions become 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. Unlike traditional methods in superconducting architectures that solely rely on SWAP operations, beSnake also incorporates the shuttle operation to optimize the execution time and fidelity of quantum circuits and achieves fast computation times of the routing task itself. Employing a simple breadth-first search approach, beSnake effectively manages the restrictions created by diverse topologies and qubit positions acting as obstacles, for up to 72\% qubit density. It also has the option to adjust the level of optimization and to dynamically tackle parallelized routing tasks, all the while maintaining noise awareness. Our simulations demonstrate beSnake's advantage over an existing routing solution on random circuits and real quantum algorithms with up to $1,000$ qubits, showing an average improvement of up to $80\%$ in gate overhead and $54\%$ in depth overhead, and up to $8.33$ times faster routing times.
- 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サイズが大きくなるにつれて、2ビットの相互作用はより困難になり、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。
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はシャトル演算を取り入れて量子回路の実行時間と忠実度を最適化し、ルーティングタスク自体の高速な計算時間を実現する。
単純な幅優先の探索手法を用いて、beSnakeは、最大72\%の量子ビット密度で、様々なトポロジと障害物として働くキュービット位置によって生成される制約を効果的に管理する。
また、ノイズ認識を維持しながら、最適化レベルを調整したり、並列化されたルーティングタスクに動的に取り組むオプションもある。
シミュレーションにより、beSnakeは1000ドル(約1万1000円)の量子ビットを持つランダム回路や実量子アルゴリズム上の既存のルーティングソリューションに対する利点を示し、ゲートオーバーヘッドが80ドル(約8万3000円)、奥行きオーバーヘッドが54ドル(約5万3000円)、ルーティング時間が最大8.33ドル(約8万3000円)という平均的な改善を示している。
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