論文の概要: Noise-Resilient and Reduced Depth Approximate Adders for NISQ Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00927v1
- Date: Thu, 1 Aug 2024 21:34:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-05 14:56:17.913270
- Title: Noise-Resilient and Reduced Depth Approximate Adders for NISQ Quantum Computing
- Title（参考訳）: NISQ量子コンピューティングのための耐雑音性と深さ近似加算器
- Authors: Bhaskar Gaur, Travis S. Humble, Himanshu Thapliyal,
- Abstract要約: NISQ量子コンピューティングにおける量子加算器回路のノイズレジリエンスの近似計算による改善について検討する。
雑音耐性を保ちながら、深さを減らすために、近似量子加算器の5つの設計を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5188841610098435
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The "Noisy intermediate-scale quantum" NISQ machine era primarily focuses on mitigating noise, controlling errors, and executing high-fidelity operations, hence requiring shallow circuit depth and noise robustness. Approximate computing is a novel computing paradigm that produces imprecise results by relaxing the need for fully precise output for error-tolerant applications including multimedia, data mining, and image processing. We investigate how approximate computing can improve the noise resilience of quantum adder circuits in NISQ quantum computing. We propose five designs of approximate quantum adders to reduce depth while making them noise-resilient, in which three designs are with carryout, while two are without carryout. We have used novel design approaches that include approximating the Sum only from the inputs (pass-through designs) and having zero depth, as they need no quantum gates. The second design style uses a single CNOT gate to approximate the SUM with a constant depth of O(1). We performed our experimentation on IBM Qiskit on noise models including thermal, depolarizing, amplitude damping, phase damping, and bitflip: (i) Compared to exact quantum ripple carry adder without carryout the proposed approximate adders without carryout have improved fidelity ranging from 8.34% to 219.22%, and (ii) Compared to exact quantum ripple carry adder with carryout the proposed approximate adders with carryout have improved fidelity ranging from 8.23% to 371%. Further, the proposed approximate quantum adders are evaluated in terms of various error metrics.
- Abstract（参考訳）: NISQマシン時代は、主にノイズの緩和、エラーの制御、高忠実度操作の実行に重点を置いており、その結果、浅い回路深さとノイズロバスト性を必要としている。
近似コンピューティング(英: Approximate computing)は、マルチメディア、データマイニング、画像処理を含むエラー耐性アプリケーションのための完全正確な出力の必要性を緩和し、不正確な結果を生成する新しいコンピューティングパラダイムである。
NISQ量子コンピューティングにおける量子加算器回路のノイズレジリエンスの近似計算による改善について検討する。
ノイズ耐性を保ちつつ,5つの量子加算器の設計を提案し,その間に3つの設計が搬送され,一方2つは搬送されていない。
我々は、入力(パススルー設計)からのみSumを近似し、量子ゲートを必要としないため、深さがゼロとなるような新しい設計手法を用いてきた。
第2の設計スタイルでは、1つのCNOTゲートを使用してSUMを一定の深さのO(1)で近似する。
我々はIBM Qiskitで、熱、脱分極、振幅減衰、位相減衰、ビットフリップを含むノイズモデルの実験を行った。
一 キャリーバックなしの正確な量子リップルキャリー添加器と比較して、キャリーアウトなしの近似加算器は、8.34%から219.22%の忠実度を向上し、
(II) キャリーニングによる正確な量子リップルキャリー添加器と比較して, キャリーニングによる近似加算器は8.23%から371%に改善された。
さらに,提案した近似量子加算器を,様々な誤差指標を用いて評価する。
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