論文の概要: What is Quantum Parallelism, Anyhow?
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.07222v1
- Date: Sun, 12 May 2024 08:52:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-14 17:47:28.578786
- Title: What is Quantum Parallelism, Anyhow?
- Title（参考訳）: 量子並列性とは何でしょう?
- Authors: Stefano Markidis,
- Abstract要約: 本稿では,古典的並列計算モデルと並列性を持つ量子並列性について論じる。
我々の分析は、量子並列性に対する理解を深めることの必要性と、アルゴリズムの設計と性能に与える影響を強調している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Central to the power of quantum computing is the concept of quantum parallelism: quantum systems can explore and process multiple computational paths simultaneously. In this paper, we discuss the elusive nature of quantum parallelism, drawing parallels with classical parallel computing models to elucidate its fundamental characteristics and implications for algorithmic performance. We begin by defining quantum parallelism as arising from the superposition of quantum states, allowing for the exploration of multiple computational paths in parallel. To quantify and visualize quantum parallelism, we introduce the concept of quantum dataflow diagrams, which provide a graphical representation of quantum algorithms and their parallel execution paths. We demonstrate how quantum parallelism can be measured and assessed by analyzing quantum algorithms such as the Quantum Fourier Transform (QFT) and Amplitude Amplification (AA) iterations using quantum dataflow diagrams. Furthermore, we examine the interplay between quantum parallelism and classical parallelism laws, including Amdahl's and Gustafson's laws. While these laws were originally formulated for classical parallel computing systems, we reconsider their applicability in the quantum computing domain. We argue that while classical parallelism laws offer valuable insights, their direct application to quantum computing is limited due to the unique characteristics of quantum parallelism, including the role of destructive interference and the inherent limitations of classical-quantum I/O. Our analysis highlights the need for an increased understanding of quantum parallelism and its implications for algorithm design and performance.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングのパワーの中心は量子並列性の概念であり、量子システムは複数の計算経路を同時に探索して処理することができる。
本稿では,従来の並列計算モデルと並列処理を併用し,その基本特性とアルゴリズム性能への影響を解明する量子並列処理の解明について論じる。
まず、量子状態の重ね合わせから生じる量子並列性を定義し、複数の計算経路を並列に探索できるようにする。
量子並列性の定量化と可視化のために,量子アルゴリズムとその並列実行経路のグラフィカルな表現を提供する量子データフロー図(quantum Dataflow diagrams)の概念を導入する。
本稿では、量子データフロー図を用いて量子フーリエ変換(QFT)や振幅増幅(AA)といった量子アルゴリズムを解析することにより、量子並列性を計測し評価する方法を実証する。
さらに、Amdahl法やGustafson法則を含む古典並列法則と量子並列法則の相互作用について検討する。
これらの法則は、もともと古典的な並列計算システムのために定式化されたものであるが、量子コンピューティング領域におけるそれらの適用性を再考する。
古典的並列化法則は価値ある洞察を与えるが、量子並列化の独特な性質や古典的量子I/Oの本質的な制限などにより、量子コンピューティングへの直接的な応用は限定的であると論じる。
我々の分析は、量子並列性に対する理解を深めることの必要性と、アルゴリズムの設計と性能に与える影響を強調している。
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