論文の概要: Realtime Compilation for Continuous Angle Quantum Error Correction Architectures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.14708v1
- Date: Tue, 27 Aug 2024 00:32:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-28 15:24:16.415942
- Title: Realtime Compilation for Continuous Angle Quantum Error Correction Architectures
- Title（参考訳）: 連続角量子誤差補正アーキテクチャのリアルタイムコンパイル
- Authors: Sayam Sethi, Jonathan M. Baker,
- Abstract要約: 大規模量子プログラムを実行するには量子誤り訂正(QEC)が必要である。
本稿では,連続角度システムに対するプログラムのリアルタイムコンパイルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3229567980310601
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum error correction (QEC) is necessary to run large scale quantum programs. Regardless of error correcting code, hardware platform, or systems architecture, QEC systems are limited by the types of gates which they can perform efficiently. In order to make the base code's gate set universal, they typically rely on the production of a single type of resource state, commonly T, in a different code which is then distilled and injected into the base code. This process is neither space nor time efficient and can account for a large portion of the total execution time and physical qubit cost of any program. In order to circumvent this problem, alternatives have been proposed, such as the production of continuous angle rotation states \cite{akahoshi2023partially, choi2023fault}. These proposals are powerful because they not only enable localized resource generation but also can potentially reduce total space requirements. However, the production of these states is non-deterministic and can require many repetitions in order to obtain the desired resource. The original proposals suggest architectures which do not actively account for realtime management of its resources to minimize total execution time. Without this, static compilation of programs to these systems will be unnecessarily expensive. In this work, we propose a realtime compilation of programs to these continuous angle systems and a generalized resource sharing architecture which actively minimizes total execution time based on expected production rates. To do so, we repeatedly redistribute resources on-demand which depending on the underlying hardware can cause excessive classical control overhead. We further address this by dynamically selecting the frequency of recompilation. Our compiler and architecture improves over the baseline proposals by an average of $2\times$.
- Abstract（参考訳）: 大規模量子プログラムを実行するには量子誤り訂正(QEC)が必要である。
エラー訂正コード、ハードウェアプラットフォーム、システムアーキテクチャに関係なく、QECシステムは効率的に実行できるゲートの種類によって制限される。
基本コードのゲートセットを普遍的にするためには、通常、単一のタイプのリソース状態(一般的にはT)を異なるコードで生成し、それを蒸留してベースコードに注入する。
このプロセスは空間的にも時間的にも効率的ではなく、プログラムの総実行時間と物理量子ビットコストの大部分を占める。
この問題を回避するために、連続角回転状態 \cite{akahoshi2023partially, choi2023fault} の生成のような代替案が提案されている。
これらの提案は、局所的なリソース生成を可能にするだけでなく、空間全体の要求を削減できるため、強力である。
しかし、これらの状態の生成は決定論的ではなく、所望の資源を得るために多くの繰り返しを必要とすることがある。
当初の提案では、実行時間を最小化するために、リソースのリアルタイム管理を積極的に考慮しないアーキテクチャを提案する。
これなしでは、これらのシステムへのプログラムの静的コンパイルは必要以上にコストがかかる。
本研究では,これらの連続的なアングルシステムに対するプログラムのリアルタイムコンパイルと,期待される生産率に基づいて,実行時間を積極的に最小化する汎用リソース共有アーキテクチャを提案する。
そのため、基盤となるハードウェアに依存するリソースをオンデマンドで繰り返し再配布することで、古典的な制御オーバーヘッドを過度に発生させる可能性がある。
さらに、再コンパイルの頻度を動的に選択することで、この問題に対処する。
私たちのコンパイラとアーキテクチャは、ベースラインの提案よりも平均2$\times$で改善します。
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