論文の概要: Minimizing the Number of Teleportations in Distributed Quantum Computing Using Alloy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.15980v1
- Date: Wed, 24 Apr 2024 16:55:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-26 18:41:38.050664
- Title: Minimizing the Number of Teleportations in Distributed Quantum Computing Using Alloy
- Title（参考訳）: 合金を用いた分散量子コンピューティングにおけるテレポーテーション数の最小化
- Authors: Ali Ebnenasir, Kieran Young,
- Abstract要約: 本稿では,形式的手法を用いて分散量子コンピューティング(DQC)におけるテレポーテーション数を最小化する新しい手法を提案する。
我々はqcAlloyと呼ばれるソフトウェアツールを開発し、量子回路のテキスト記述を入力として、対応するアロイモデルを生成し、最終的にその問題を解決する。
我々は、100量子ビットと1200層以上のRevLibベンチマークのいくつかの回路に対して、qcAlloyを実験的に評価した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: This paper presents a novel approach for minimizing the number of teleportations in Distributed Quantum Computing (DQC) using formal methods. Quantum teleportation plays a major role in communicating quantum information. As such, it is desirable to perform as few teleportations as possible when distributing a quantum algorithm on a network of quantum machines. Contrary to most existing methods which rely on graph-theoretic or heuristic search techniques, we propose a drastically different approach for minimizing the number of teleportations through utilizing formal methods. Specifically, the contributions of this paper include: the formal specification of the teleportation minimization problem in Alloy, the generalizability of the proposed Alloy specifications to quantum circuits with $n$-ary gates, the reusability of the Alloy specifications for different quantum circuits and networks, the simplicity of specifying and solving other problems such as load balancing and heterogeneity, and the compositionality of the proposed approach. We also develop a software tool, called qcAlloy, that takes as input the textual description of a quantum circuit, generates the corresponding Alloy model, and finally solves the minimization problem using the Alloy analyzer. We have experimentally evaluated qcAlloy for some of the circuits in the RevLib benchmark with more than 100 qubits and 1200 layers, and have demonstrated that qcAlloy outperforms one of the most efficient existing methods for most benchmark circuits in terms of minimizing the number of teleportations.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,形式的手法を用いて分散量子コンピューティング(DQC)におけるテレポーテーション数を最小化する新しい手法を提案する。
量子テレポーテーションは、量子情報の通信において重要な役割を果たしている。
そのため、量子マシンのネットワーク上に量子アルゴリズムを分散させる際には、できるだけ少ないテレポーテーションを実行することが望ましい。
グラフ理論やヒューリスティック検索技術に頼っている既存の手法とは対照的に,フォーマルな手法を駆使してテレポーテーション数を最小化する手法を提案する。
具体的には,アロイにおけるテレポーテーション最小化問題の形式的仕様,提案するアロイ仕様の量子回路への一般化可能性,異なる量子回路やネットワークに対するアロイ仕様の再使用性,ロードバランシングやヘテロジニティといった他の問題の特定および解決の単純さ,提案手法の構成性などについて述べる。
我々はまた、量子回路のテキスト記述を入力として、対応するアロイモデルを生成し、最終的にアロイアナライザを用いて最小化問題を解くqcAlloyと呼ばれるソフトウェアツールを開発した。
我々は、100量子ビットと1200層以上のRevLibベンチマークのいくつかの回路に対して、qcAlloyを実験的に評価し、テレポーテーション数の最小化の観点から、ほとんどのベンチマーク回路において、qcAlloyが最も効率的な既存手法の1つであることを示した。
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