論文の概要: Resource-aware scheduling of multiple quantum circuits on a hardware device
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.08930v1
- Date: Fri, 12 Jul 2024 02:33:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-16 01:16:30.408462
- Title: Resource-aware scheduling of multiple quantum circuits on a hardware device
- Title（参考訳）: ハードウェアデバイス上での複数量子回路のリソース認識スケジューリング
- Authors: Debasmita Bhoumik, Ritajit Majumdar, Susmita Sur-Kolay,
- Abstract要約: ハードウェア上での並列実行に可能な限り多くの回路をスケジュールする最適化問題を考える。
相互作用する量子ビット間の近接配置を保ちながら、最大忠実性を確保する整数線形プログラミング定式化を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent quantum technologies and quantum error-correcting codes emphasize the requirement for arranging interacting qubits in a nearest-neighbor (NN) configuration while mapping a quantum circuit onto a given hardware device, in order to avoid undesirable noise. It is equally important to minimize the wastage of qubits in a quantum hardware device with m qubits while running circuits of n qubits in total, with n < m. In order to prevent cross-talk between two circuits, a buffer distance between their layouts is needed. Furthermore, not all the qubits and all the two-qubit interactions are at the same noise-level. Scheduling multiple circuits on the same hardware may create a possibility that some circuits are executed on a noisier layout than the others. In this paper, we consider an optimization problem which schedules as many circuits as possible for execution in parallel on the hardware, while maintaining a pre-defined layout quality for each. An integer linear programming formulation to ensure maximum fidelity while preserving the nearest neighbor arrangement among interacting qubits is presented. Our assertion is supported by comprehensive investigations involving various well-known quantum circuit benchmarks. As this scheduling problem is shown to be NP Hard, we also propose a greedy heuristic method which provides 2x and 3x better utilization for 27-qubit and 127-qubit hardware devices respectively in terms of qubits and time.
- Abstract（参考訳）: 最近の量子技術と量子エラー訂正符号は、望ましくないノイズを避けるために、量子回路を所定のハードウェアデバイスにマッピングしながら、最も近い隣り合う(NN)構成で相互作用する量子ビットを配置する必要性を強調している。
m < m の n 量子ビットの回路を実行しながら、m 量子ビットを持つ量子ハードウェア装置において、量子ビットの無駄を最小化することが同様に重要である。
2つの回路間のクロストークを防ぐために、レイアウト間のバッファ距離が必要となる。
さらに、全ての量子ビットと2つの量子ビットの相互作用は同じノイズレベルであるわけではない。
同じハードウェア上で複数の回路をスケジューリングすると、一部の回路が他の回路よりもノイズの多いレイアウトで実行される可能性がある。
本稿では,ハードウェア上での並列実行に可能な限り多くの回路をスケジュールする最適化問題について検討する。
相互作用する量子ビット間の近接配置を保ちながら、最大忠実性を確保する整数線形プログラミング定式化を示す。
我々の主張は、よく知られた量子回路ベンチマークを含む包括的な調査によって支持されている。
このスケジューリング問題はNPハードであることが示され、27量子ビットと127量子ビットのハードウェアデバイスに対して、それぞれ2倍と3倍の精度で量子ビットと時間で利用することができる、欲張りのヒューリスティック手法も提案する。
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