論文の概要: HiMA: Hierarchical Quantum Microarchitecture for Qubit-Scaling and Quantum Process-Level Parallelism
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11311v1
- Date: Wed, 21 Aug 2024 03:29:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-22 18:28:56.324320
- Title: HiMA: Hierarchical Quantum Microarchitecture for Qubit-Scaling and Quantum Process-Level Parallelism
- Title（参考訳）: HiMA:Qubit-ScalingとQuantum Process-Level並列性のための階層型量子マイクロアーキテクチャ
- Authors: Qi Zhou, Zi-Hao Mei, Han-Qing Shi, Liang-Liang Guo, Xiao-Yan Yang, Yun-Jie Wang, Xiao-Fan Xu, Cheng Xue, Wei-Cheng Kong, Jun-Chao Wang, Yu-Chun Wu, Zhao-Yun Chen, Guo-Ping Guo,
- Abstract要約: 量子ビットスケーリングを容易にし,量子プロセスレベルの並列性を活用するための新しい階層型マイクロアーキテクチャ(HiMA)を提案する。
このマイクロアーキテクチャは、(i)離散量子ビットレベル駆動と読み出し、(ii)プロセスベースの階層的トリガ機構、(iii)ステージングトリガ技術によるマルチプロセスの3つのコア要素に基づいている。
我々は、72量子ビット超伝導量子処理ユニットの制御系としてHiMAを実装し、パブリックな量子クラウドコンピューティングプラットフォームを提供する。
ベンチマークテストでは,5プロセス並列構成で最大4.89倍の高速化を実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.248327088007303
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing holds immense potential for addressing a myriad of intricate challenges, which is significantly amplified when scaled to thousands of qubits. However, a major challenge lies in developing an efficient and scalable quantum control system. To address this, we propose a novel Hierarchical MicroArchitecture (HiMA) designed to facilitate qubit scaling and exploit quantum process-level parallelism. This microarchitecture is based on three core elements: (i) discrete qubit-level drive and readout, (ii) a process-based hierarchical trigger mechanism, and (iii) multiprocessing with a staggered triggering technique to enable efficient quantum process-level parallelism. We implement HiMA as a control system for a 72-qubit tunable superconducting quantum processing unit, serving a public quantum cloud computing platform, which is capable of expanding to 6144 qubits through three-layer cascading. In our benchmarking tests, HiMA achieves up to a 4.89x speedup under a 5-process parallel configuration. Consequently, to the best of our knowledge, we have achieved the highest CLOPS (Circuit Layer Operations Per Second), reaching up to 43,680, across all publicly available platforms.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、数千の量子ビットにスケールすると大幅に増幅される、無数の複雑な課題に対処する大きな可能性を秘めている。
しかし、大きな課題は、効率的でスケーラブルな量子制御システムを開発することである。
そこで本研究では,量子プロセスレベルの並列性を活用し,量子ビットスケーリングを容易にするために設計された新しい階層型マイクロアーキテクチャ(HiMA)を提案する。
このマイクロアーキテクチャは3つのコア要素に基づいている。
(i)離散クビットレベルドライブと読み出し
(ii)プロセスベースの階層的トリガー機構、及び
第三に、効率的な量子プロセスレベルの並列化を実現するため、ステージングトリガ技術によるマルチプロセス。
我々は、72量子ビット可変超伝導量子処理ユニットの制御系としてHiMAを実装し、3層カスケードにより6144量子ビットに拡張可能なパブリック量子クラウドコンピューティングプラットフォームを提供する。
ベンチマークテストでは,5プロセス並列構成で最大4.89倍の高速化を実現した。
その結果、私たちの知る限り、CLOPS(Circuit Layer Operations Per Second)の最高レベルに達し、すべての公開プラットフォームで最大43,680に達したのです。
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