論文の概要: QOPS: A Compiler Framework for Quantum Circuit Simulation Acceleration with Profile Guided Optimizations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.09326v2
- Date: Sun, 20 Oct 2024 13:29:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-10-30 15:03:38.016567
- Title: QOPS: A Compiler Framework for Quantum Circuit Simulation Acceleration with Profile Guided Optimizations
- Title（参考訳）: QOPS: プロファイルの最適化による量子回路シミュレーション高速化のためのコンパイラフレームワーク
- Authors: Yu-Tsung Wu, Po-Hsuan Huang, Kai-Chieh Chang, Chia-Heng Tu, Shih-Hao Hung,
- Abstract要約: 本研究は、量子回路シミュレーション加速のためのプロファイル誘導最適化(PGO)を可能にする量子コンパイラフレームワークQOPSを提案する。
シミュレータ固有のPGOをベンチマークに適用して、シミュレーション速度を1.19倍に加速することができる。
ハードウェア非依存のPGOでは、最適化されていないバージョンに対して21%の性能向上を達成しているブルートフォース機構と比較して、PGOは、ブルートフォースアプローチよりも63パーセント少ないコンパイル時間で16%のスピードアップを達成することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.38836072943850625
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum circuit simulation is important in the evolution of quantum software and hardware. Novel algorithms can be developed and evaluated by performing quantum circuit simulations on classical computers before physical quantum computers are available. Unfortunately, compared with a physical quantum computer, a prolonged simulation time hampers the rapid development of quantum algorithms. Inspired by the feedback-directed optimization scheme used by classical compilers to improve the generated code, this work proposes a quantum compiler framework QOPS to enable profile-guided optimization (PGO) for quantum circuit simulation acceleration. The QOPS compiler instruments a quantum simulator to collect performance data during the circuit simulation and it then generates the optimized version of the quantum circuit based on the collected data. Experimental results show the PGO can effectively shorten the simulation time on our tested benchmark programs. Especially, the simulator-specific PGO (virtual swap) can be applied to the benchmarks to accelerate the simulation speed by a factor of 1.19. As for the hardware-independent PGO, compared with the brute force mechanism (turning on all available compilation flags), which achieves 21% performance improvement against the non-optimized version, the PGO can achieve 16% speedup with a factor of 63 less compilation time than the brute force approach.
- Abstract（参考訳）: 量子回路シミュレーションは、量子ソフトウェアとハードウェアの進化において重要である。
物理量子コンピュータが利用可能になる前に、古典的コンピュータ上で量子回路シミュレーションを行うことにより、新しいアルゴリズムを開発し、評価することができる。
残念なことに、物理量子コンピュータと比較して、長いシミュレーション時間が量子アルゴリズムの急速な発展を妨げている。
古典的コンパイラが生成したコードを改善するために使用するフィードバック指向最適化スキームにヒントを得て、量子回路シミュレーションアクセラレーションのためのプロファイル誘導最適化(PGO)を実現する量子コンパイラフレームワークQOPSを提案する。
QOPSコンパイラは、回路シミュレーション中に性能データを収集する量子シミュレータを計測し、収集されたデータに基づいて量子回路の最適化バージョンを生成する。
実験の結果,PGOはベンチマークプログラムのシミュレーション時間を効果的に短縮できることがわかった。
特に、シミュレータ固有のPGO(仮想スワップ)をベンチマークに適用して、シミュレーション速度を1.19倍に加速することができる。
ハードウェア非依存のPGOでは、非最適化バージョンに対して21%のパフォーマンス向上を実現するブルートフォース機構(すべてのコンパイルフラグを反転させる)と比較して、PGOはブルートフォースアプローチよりも63分の1のコンパイル時間で16%のスピードアップを達成することができる。
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