論文の概要: Fermihedral: On the Optimal Compilation for Fermion-to-Qubit Encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.17794v2
• Date: Wed, 27 Mar 2024 02:00:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-28 11:38:34.944690
• Title: Fermihedral: On the Optimal Compilation for Fermion-to-Qubit Encoding
• Title（参考訳）: Fermihedral:Fermion-to-Qubitエンコーディングの最適コンパイルについて
• Authors: Yuhao Liu, Shize Che, Junyu Zhou, Yunong Shi, Gushu Li,
• Abstract要約: 本稿では、最適なFermion-to-qubitエンコーディングの発見に焦点を当てたコンパイラフレームワークであるFermihedralを紹介する。 Fermihedralは、Fermion-to-qubitエンコーディングの複雑な制約と目的をブール満足度問題に再定義する。 多様なフェルミオニオン系における評価はフェルミヘドラルの優越性を強調し、実装コスト、ゲート数、回路深さの大幅な削減を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.83689190839198
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper introduces Fermihedral, a compiler framework focusing on discovering the optimal Fermion-to-qubit encoding for targeted Fermionic Hamiltonians. Fermion-to-qubit encoding is a crucial step in harnessing quantum computing for efficient simulation of Fermionic quantum systems. Utilizing Pauli algebra, Fermihedral redefines complex constraints and objectives of Fermion-to-qubit encoding into a Boolean Satisfiability problem which can then be solved with high-performance solvers. To accommodate larger-scale scenarios, this paper proposed two new strategies that yield approximate optimal solutions mitigating the overhead from the exponentially large number of clauses. Evaluation across diverse Fermionic systems highlights the superiority of Fermihedral, showcasing substantial reductions in implementation costs, gate counts, and circuit depth in the compiled circuits. Real-system experiments on IonQ's device affirm its effectiveness, notably enhancing simulation accuracy.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Fermionic Hamiltonianに対する最適なFermion-to-qubitエンコーディングの発見に焦点を当てたコンパイラフレームワークであるFermihedralを紹介する。 フェルミオンから量子ビットへの符号化は、フェルミオン量子系の効率的なシミュレーションに量子コンピューティングを利用するための重要なステップである。 パウリ代数を用いることで、フェルミヘドラルはフェルミオン・ト・キュービット符号化の複雑な制約と目的をブール満足度問題に再定義し、高性能な解法で解ける。 大規模シナリオに対応するため,指数関数的に多くの節からオーバーヘッドを緩和する近似最適解を求める2つの新しい手法を提案する。 多様なフェルミオニオン系における評価は、Fermihedralの優位性を強調し、コンパイルされた回路における実装コスト、ゲート数、回路深さの大幅な削減を示す。 IonQのデバイスにおける実システム実験は、その有効性を確認し、特にシミュレーションの精度を向上した。

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