論文の概要: SHARE: Secure Hardware Allocation and Resource Efficiency in Quantum Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.00863v1
- Date: Wed, 1 May 2024 20:51:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-03 18:33:31.749166
- Title: SHARE: Secure Hardware Allocation and Resource Efficiency in Quantum Systems
- Title（参考訳）: SHARE:量子システムにおけるセキュアなハードウェア配置と資源効率
- Authors: Suryansh Upadhyay, Swaroop Ghosh,
- Abstract要約: 本稿では、マルチプログラミング戦略を実装することで、共有環境における量子ハードウェアの利用を最適化することに焦点を当てる。
本稿では,Community Based Dynamic Allocation Partitioning (COMDAP) とSecure COMDAPと呼ばれる新しいパーティショニングとアロケーション手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.348041867134616
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum computing (QC) is poised to revolutionize problem solving across various fields, with research suggesting that systems with over 50 qubits may achieve quantum advantage surpassing supercomputers in certain optimization tasks. As the hardware size of Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) computers continues to grow, Multi tenant computing (MTC) has emerged as a viable approach to enhance hardware utilization by allowing shared resource access across multiple quantum programs. However, MTC can also bring challenges and security concerns. This paper focuses on optimizing quantum hardware utilization in shared environments by implementing multi programming strategies that not only enhance hardware utilization but also effectively manage associated risks like crosstalk and fault injection. We propose a novel partitioning and allocation method called Community Based Dynamic Allocation Partitioning (COMDAP) and Secure COMDAP to refine and secure multi programming capabilities in quantum systems. COMDAP ensures equitable and efficient resource distribution, addresses the issues of suboptimal partitioning, and significantly improves hardware utilization. We report a 23 percent average improvement in hardware utilization rate compared to existing greedy heuristics, with rates averaging 92 percent. COMDAP introduces an average increase of approximately 0.05X in delta CX, alongside a 3.5 percent average reduction in PST across benchmarks.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング(QC)は、様々な分野の問題解決に革命をもたらす可能性があり、50量子ビットを超えるシステムが特定の最適化タスクにおいてスーパーコンピュータを上回る量子優位性を達成する可能性があることを示唆している。
NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)コンピュータのハードウェアサイズが拡大するにつれて、マルチテナントコンピューティング(MTC)は、複数の量子プログラム間で共有リソースアクセスを可能にすることにより、ハードウェア利用を向上させるための実行可能なアプローチとして現れてきた。
しかし、MSCは課題やセキュリティ上の懸念ももたらします。
本稿では、ハードウェア利用を向上するだけでなく、クロストークやフォールトインジェクションといった関連するリスクを効果的に管理するマルチプログラミング戦略を実装することで、共有環境での量子ハードウェア利用を最適化することに焦点を当てる。
本稿では,Community Based Dynamic Allocation Partitioning (COMDAP) とSecure COMDAPという新しいパーティショニング・アロケーション手法を提案する。
COMDAPは、公平かつ効率的なリソース分配を保証し、最適下分割の問題に対処し、ハードウェア利用を著しく改善する。
これまでの強欲なヒューリスティックスと比較すると、ハードウェア利用率の平均は23%改善しており、平均は92%である。
COMDAPは、ベンチマーク全体のPSTの3.5パーセントの削減とともに、デルタCXの約0.05倍の平均的な増加を導入している。
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