Fugu-MT 論文翻訳(概要): Revisiting the Mapping of Quantum Circuits: Entering the Multi-Core Era

論文の概要: Revisiting the Mapping of Quantum Circuits: Entering the Multi-Core Era

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.17205v1
Date: Mon, 25 Mar 2024 21:31:39 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-03-27 19:26:23.248912
Title: Revisiting the Mapping of Quantum Circuits: Entering the Multi-Core Era
Title（参考訳）: 量子回路のマッピング再考:マルチコア時代へ
Authors: Pau Escofet, Anabel Ovide, Medina Bandic, Luise Prielinger, Hans van Someren, Sebastian Feld, Eduard Alarcón, Sergi Abadal, Carmen G. Almudéver,
Abstract要約: 本稿では,コア間通信の削減を目的として,コアへのキュービット割り当てを最適化するために設計されたマルチコアマッピングアルゴリズムである,ハンガリークビット割り当て(HQA)アルゴリズムを紹介する。モジュラーアーキテクチャの最先端回路マッピングアルゴリズムに対するHQAの評価では、実行時間と非ローカル通信の点で4.9times$と1.6times$の改善が示されている。
参考スコア（独自算出の注目度）: 2.465579331213113
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Quantum computing represents a paradigm shift in computation, offering the potential to solve complex problems intractable for classical computers. Although current quantum processors already consist of a few hundred of qubits, their scalability remains a significant challenge. Modular quantum computing architectures have emerged as a promising approach to scale up quantum computing systems. This paper delves into the critical aspects of distributed multi-core quantum computing, focusing on quantum circuit mapping, a fundamental task to successfully execute quantum algorithms across cores while minimizing inter-core communications. We derive the theoretical bounds on the number of non-local communications needed for random quantum circuits and introduce the Hungarian Qubit Assignment (HQA) algorithm, a multi-core mapping algorithm designed to optimize qubit assignments to cores with the aim of reducing inter-core communications. Our exhaustive evaluation of HQA against state-of-the-art circuit mapping algorithms for modular architectures reveals a $4.9\times$ and $1.6\times$ improvement in terms of execution time and non-local communications, respectively, compared to the best performing algorithm. HQA emerges as a very promising scalable approach for mapping quantum circuits into multi-core architectures, positioning it as a valuable tool for harnessing the potential of quantum computing at scale.
Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは計算のパラダイムシフトであり、古典的コンピュータにとって難解な複雑な問題を解く可能性を提供する。現在の量子プロセッサはすでに数百の量子ビットで構成されているが、そのスケーラビリティは依然として大きな課題である。モジュール型量子コンピューティングアーキテクチャは、量子コンピューティングシステムをスケールアップするための有望なアプローチとして登場した。本稿では、コア間の通信を最小化しつつ、コア間の量子アルゴリズムをうまく実行するための基本課題である量子回路マッピングに焦点を当て、分散マルチコア量子コンピューティングにおける重要な側面について述べる。我々は、ランダムな量子回路に必要な非局所的な通信数に関する理論的境界を導出し、コア間の通信を減らすために、量子ビット割り当てを最適化するために設計されたマルチコアマッピングアルゴリズムであるハンガリークビット割り当て(HQA)アルゴリズムを導入する。モジュラーアーキテクチャの最先端回路マッピングアルゴリズムに対するHQAの徹底的な評価では、実行時間と非ローカル通信の点で、最高性能のアルゴリズムと比較して、それぞれ4.9\times$と1.6\times$の改善が示されている。 HQAは、量子回路をマルチコアアーキテクチャにマッピングするための非常に有望なスケーラブルなアプローチとして登場し、量子コンピューティングの可能性を大規模に活用するための貴重なツールとして位置づけている。

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