論文の概要: Hardware-aware Circuit Cutting and Distributed Qubit Mapping for Connected Quantum Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.18458v1
- Date: Tue, 24 Dec 2024 14:32:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-25 19:23:17.798855
- Title: Hardware-aware Circuit Cutting and Distributed Qubit Mapping for Connected Quantum Systems
- Title（参考訳）: 接続量子システムのためのハードウェア対応回路切断と分散量子ビットマッピング
- Authors: Zefan Du, Yanni Li, Zijian Mo, Wenqi Wei, Juntao Chen, Rajkumar Buyya, Ying Mao,
- Abstract要約: DisMapは、チップからチップまでの分散量子システムのための、自己適応的でハードウェア対応のフレームワークである。
量子ビットノイズとエラー率を分析し、仮想システムトポロジを構築し、回路分割を誘導し、分散量子ビットマッピングを行う。
DisMapは20.8%の忠実度向上を実現し、SWAPオーバーヘッドを最大80.2%削減した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.861374790490576
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing offers unparalleled computational capabilities but faces significant challenges, including limited qubit counts, diverse hardware topologies, and dynamic noise/error rates, which hinder scalability and reliability. Distributed quantum computing, particularly chip-to-chip connections, has emerged as a solution by interconnecting multiple processors to collaboratively execute large circuits. While hardware advancements, such as IBM's Quantum Flamingo, focus on improving inter-chip fidelity, limited research addresses efficient circuit cutting and qubit mapping in distributed systems. This project introduces DisMap, a self-adaptive, hardware-aware framework for chip-to-chip distributed quantum systems. DisMap analyzes qubit noise and error rates to construct a virtual system topology, guiding circuit partitioning, and distributed qubit mapping to minimize SWAP overhead and enhance fidelity. Implemented with IBM Qiskit and compared with the state-of-the-art, DisMap achieves up to a 20.8\% improvement in fidelity and reduces SWAP overhead by as much as 80.2\%, demonstrating scalability and effectiveness in extensive evaluations on real quantum hardware topologies.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは非並列の計算能力を提供するが、量子ビット数制限、多様なハードウェアトポロジ、動的ノイズ/エラー率など、スケーラビリティと信頼性を損なう大きな課題に直面している。
分散量子コンピューティング、特にチップとチップの接続は、複数のプロセッサを相互接続して大きな回路を協調的に実行するソリューションとして登場した。
IBMのQuantum Flamingoのようなハードウェアの進歩はチップ間の忠実さを改善することに重点を置いているが、限られた研究は分散システムにおける効率的な回路切断と量子ビットマッピングに対処している。
このプロジェクトでは,チップからチップまでの分散量子システムのための,自己適応型ハードウェア対応フレームワークであるDisMapを紹介する。
DisMapは、クォービットノイズとエラー率を分析して、仮想システムトポロジを構築し、回路分割を誘導し、分散キュービットマッピングを行い、SWAPオーバーヘッドを最小化し、忠実度を高める。
IBM Qiskitで実装され、最先端技術と比較すると、DisMapは忠実度を最大20.8\%改善し、SWAPオーバーヘッドを最大80.2\%削減し、実際の量子ハードウェアトポロジに関する広範な評価においてスケーラビリティと有効性を示す。
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