論文の概要: Weaver: A Retargetable Compiler Framework for FPQA Quantum Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.07870v1
• Date: Thu, 12 Sep 2024 09:28:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-13 17:08:15.575001
• Title: Weaver: A Retargetable Compiler Framework for FPQA Quantum Architectures
• Title（参考訳）: Weaver: FPQA量子アーキテクチャのためのリターゲット可能なコンパイラフレームワーク
• Authors: Oğuzcan Kırmemiş, Francisco Romão, Emmanouil Giortamis, Pramod Bhatotia,
• Abstract要約: Trapped Ions、Neutral Atoms(またはFPQA)、Silicon Spin Qubitsなど、新しい量子ハードウェア技術が登場している。 既存のコードをこれらの新興ハードウェアプラットフォームに効率的に適応できる、再ターゲット可能なコンパイラの必要性はますます高まっている。 最初に、パフォーマンスが高く、検証可能な再ターゲット可能な量子コンパイラフレームワークである$Weaver$を提示します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5571222258950509
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: While the prominent quantum computing architectures are based on superconducting technology, new quantum hardware technologies are emerging, such as Trapped Ions, Neutral Atoms (or FPQAs), Silicon Spin Qubits, etc. This diverse set of technologies presents fundamental trade-offs in terms of scalability, performance, manufacturing, and operating expenses. To manage these diverse quantum technologies, there is a growing need for a retargetable compiler that can efficiently adapt existing code to these emerging hardware platforms. Such a retargetable compiler must be extensible to support new and rapidly evolving technologies, performant with fast compilation times and high-fidelity execution, and verifiable through rigorous equivalence checking to ensure the functional equivalence of the retargeted code. To this end, we present $Weaver$, the first extensible, performant, and verifiable retargetable quantum compiler framework with a focus on FPQAs due to their unique, promising features. $Weaver$ introduces WQASM, the first formal extension of the standard OpenQASM quantum assembly with FPQA-specific instructions to support their distinct capabilities. Next, $Weaver$ implements the WOptimizer, an extensible set of FPQA-specific optimization passes to improve execution quality. Last, the WChecker automatically checks for equivalence between the original and the retargeted code. Our evaluation shows that $Weaver$ improves compilation times by $10^3\times$, execution times by $4.4\times$, and execution fidelity by $10\%$, on average, compared to superconducting and state-of-the-art (non-retargetable) FPQA compilers.
• Abstract（参考訳）: 著名な量子コンピューティングアーキテクチャは超伝導技術に基づいているが、トラップイオン、ニュートラル原子(FPQA)、シリコンスピン量子ビット(Siilicon Spin Qubits)など、新しい量子ハードウェア技術が登場しつつある。 この多様な技術セットは、スケーラビリティ、パフォーマンス、製造、運用コストの点で根本的なトレードオフをもたらします。 これらの多様な量子技術を管理するために、これらの新興ハードウェアプラットフォームに既存のコードを効率的に適応できる再ターゲット可能なコンパイラの必要性が高まっている。 このような再ターゲット可能なコンパイラは、新しい急速に進化する技術をサポートするために拡張可能であり、高速なコンパイル時間と高忠実な実行、そして再ターゲットされたコードの機能的等価性を保証するために厳密な等価性チェックによって検証可能である必要がある。 この目的のために、最初の拡張可能でパフォーマンスが高く、検証可能な量子コンパイラフレームワークであるWeaver$を紹介します。 $Weaver$は、標準的なOpenQASM量子アセンブリの最初のフォーマルな拡張であるWQASMを導入し、FPQA固有の命令でそれらの異なる機能をサポートする。 次に$Weaver$は、拡張可能なFPQA固有の最適化セットであるWOptimizerを実装して、実行品質を改善する。 最後に、WCheckerはオリジナルのコードと再ターゲットコードの等価性を自動的にチェックする。 我々の評価によると、Weaver$は、超伝導や最先端のFPQAコンパイラと比較して、コンパイル時間10^3\times$、実行時間4.4\times$、実行忠実度10\%$が改善されている。

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