論文の概要: Circuit Partitioning and Transmission Cost Optimization in Distributed Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.05953v1
- Date: Mon, 8 Jul 2024 13:51:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-09 15:30:42.668722
- Title: Circuit Partitioning and Transmission Cost Optimization in Distributed Quantum Computing
- Title（参考訳）: 分散量子コンピューティングにおける回路分割と伝送コスト最適化
- Authors: Xinyu Chen, Zilu Chen, Xueyun Cheng, Zhijin Guan,
- Abstract要約: 本稿では分散量子コンピューティングにおける過剰な通信複雑性の問題に焦点をあてる。
QUBOモデルに基づく回路分割法と送信コスト最適化のためのルックアヘッド法を併用して提案手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.192933940653713
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Given the limitations on the number of qubits in current NISQ devices, the implementation of large-scale quantum algorithms on such devices is challenging, prompting research into distributed quantum computing. This paper focuses on the issue of excessive communication complexity in distributed quantum computing oriented towards quantum circuits. To reduce the number of quantum state transmissions, i.e., the transmission cost, in distributed quantum circuits, a circuit partitioning method based on the QUBO model is proposed, coupled with the lookahead method for transmission cost optimization. Initially, the problem of distributed quantum circuit partitioning is transformed into a graph minimum cut problem. The QUBO model, which can be accelerated by quantum algorithms, is introduced to minimize the number of quantum gates between QPUs and the transmission cost. Subsequently, the dynamic lookahead strategy for the selection of transmission qubits is proposed to optimize the transmission cost in distributed quantum circuits. Finally, through numerical simulations, the impact of different circuit partitioning indicators on the transmission cost is explored, and the proposed method is evaluated on benchmark circuits. Experimental results demonstrate that the transmission cost optimized through the method proposed in this paper is significantly reduced compared with current methods for optimizing transmission cost, achieving noticeable improvements across different numbers of partitions.
- Abstract（参考訳）: 現在のNISQデバイスにおける量子ビット数の制限を考えると、そのようなデバイス上での大規模量子アルゴリズムの実装は困難であり、分散量子コンピューティングの研究を促進する。
本稿では,量子回路を指向した分散量子コンピューティングにおける過剰な通信複雑性の問題に焦点をあてる。
分散量子回路における量子状態伝送量,すなわち伝送コストを削減するため,QUBOモデルに基づく回路分割法と伝送コスト最適化のためのルックアヘッド法が提案されている。
当初、分散量子回路分割の問題は、グラフ最小切断問題に変換される。
量子アルゴリズムによって加速できるQUBOモデルを導入し、QPU間の量子ゲートの数と伝送コストを最小化する。
その後、分散量子回路における伝送コストを最適化するために、伝送量子ビットの選択のための動的ルックアヘッド戦略を提案する。
最後に, シミュレーションにより, 異なる回路分割インジケータが伝送コストに与える影響について検討し, 提案手法をベンチマーク回路上で評価した。
実験の結果,提案手法により最適化された伝送コストは,伝送コストを最適化する現在の方法と比較して大幅に低減され,分割数によって顕著な改善が得られた。
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