論文の概要: QOS: A Quantum Operating System

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.19120v1
• Date: Thu, 27 Jun 2024 12:05:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-06-28 14:17:52.515556
• Title: QOS: A Quantum Operating System
• Title（参考訳）: QOS:量子オペレーティングシステム
• Authors: Emmanouil Giortamis, Francisco Romão, Nathaniel Tornow, Pramod Bhatotia,
• Abstract要約: 本稿では,量子資源管理のための統一システムスタックであるQuantum Operating System (QOS)を紹介する。 QOSは、小型でノイズの多い量子デバイスで動作するように量子アプリケーションを分析および最適化するための$textitQOSコンパイラを備えている。 QOSコンパイラは2.6--456.5$times$より高い品質を実現し、QOSランタイムはさらに品質を1.15-9.6$times$に改善している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5571222258950509
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We introduce the Quantum Operating System (QOS), a unified system stack for managing quantum resources while mitigating their inherent limitations, namely their limited and noisy qubits, (temporal and spatial) heterogeneities, and load imbalance. QOS features the $\textit{QOS compiler}$ -- a modular and composable compiler for analyzing and optimizing quantum applications to run on small and noisy quantum devices with high performance and configurable overheads. For scalable execution of the optimized applications, we propose the $\textit{QOS runtime}$ -- an efficient quantum resource management system that multi-programs and schedules the applications across space and time while achieving high system utilization, low waiting times, and high-quality results. We evaluate QOS on real quantum devices hosted by IBM, using 7000 real quantum runs of more than 70.000 benchmark instances. We show that the QOS compiler achieves 2.6--456.5$\times$ higher quality results, while the QOS runtime further improves the quality by 1.15--9.6$\times$ and reduces the waiting times by up to 5$\times$ while sacrificing only 1--3\% of results quality (or fidelity).
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子資源管理のための統一システムスタックであるQuantum Operating System (QOS)を紹介する。 QOSは、$\textit{QOS compiler}$ -- モジュールで構成可能なコンパイラで、小型でノイズの多い量子デバイス上で、高いパフォーマンスと設定可能なオーバーヘッドで実行するように量子アプリケーションを分析、最適化する。最適化されたアプリケーションのスケーラブルな実行には、$\textit{QOS runtime}$ -- 高いシステム利用、低待ち時間、高品質な結果を達成すると同時に、マルチプログラムとスケジュールの可能な効率的な量子リソース管理システムである$\textit{QOS runtime}$を提案する。 我々は、IBMがホストする実量子デバイス上で、70000以上のベンチマークインスタンスの7000以上の実量子実行を使用して、QOSを評価する。 QOSコンパイラは2.6～456.5$\times$高品質で、QOSランタイムは1.15～9.6$\times$をさらに改善し、待ち時間を最大5$\times$まで削減し、結果の品質(または忠実度)の1～33%を犠牲にする。

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