論文の概要: Efficient Circuit Cutting and Scheduling in a Multi-Node Quantum System with Dynamic EPR Pairs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.18709v1
• Date: Tue, 24 Dec 2024 23:59:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-30 17:25:03.782474
• Title: Efficient Circuit Cutting and Scheduling in a Multi-Node Quantum System with Dynamic EPR Pairs
• Title（参考訳）: 動的EPRペアを用いた多ノード量子システムにおける効率的な回路切断とスケジューリング
• Authors: Zefan Du, Wenrui Zhang, Wenqi Wei, Juntao Chen, Tao Han, Zhiding Liang, Ying Mao,
• Abstract要約: solはQiskitを使用して実装され、実量子ハードウェアと各種エミュレータの両方で評価される。 EC2Sは忠実度を最大16.7%向上させ、システム全体の支出を最大99.5%削減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.310062531983672
• License:
• Abstract: Despite advancements, current quantum hardware faces significant challenges, including limited qubit counts and high susceptibility to noise, which hinder the execution of large, complex algorithms. To address these limitations, multi-node quantum systems and quantum circuit cutting techniques partition large circuits into smaller subcircuits that can be executed on individual quantum machines and then reconstructed using classical resources. However, these methods introduce new challenges, such as the large overhead from subcircuit reconstruction and additional noise from entangled EPR pairs, especially in multi-node quantum systems. In this paper, we propose the Efficient Circuit Cutting and Scheduling (EC2S) system, which integrates EPR pairs with circuit cutting to address these issues. EC2S improves system performance by transitioning from logical to physical EPR pairs and further reduces computational overhead by minimizing the number of subcircuits during the reconstruction phase. \sol~ is implemented using Qiskit and evaluated on both real quantum hardware and various emulators. Compared to the state-of-the-art Qiskit-Addon-Cut, EC2S achieves significant improvements in fidelity, up to 16.7\%, and reduces system-wide expenditure by up to 99.5\%.
• Abstract（参考訳）: 進歩にもかかわらず、現在の量子ハードウェアは、量子ビット数の制限やノイズへの高い感受性など、大きな複雑なアルゴリズムの実行を妨げる重大な課題に直面している。 これらの制限に対処するため、マルチノード量子システムと量子回路切断技術は、大きな回路を個々の量子マシン上で実行し、古典的な資源を用いて再構築できる小さなサブ回路に分割する。 しかし、これらの手法は、特にマルチノード量子システムにおいて、サブ回路再構成による大きなオーバーヘッドや、絡み合ったEPRペアによる追加ノイズなど、新しい課題を導入している。 本稿では,EPR対と回路切断を統合し,これらの問題に対処する効率的な回路切断スケジューリングシステム(EC2S)を提案する。 EC2S は論理的な EPR 対から物理的な EPR へ遷移することでシステム性能を向上し、再構成段階でのサブ回路数の最小化により計算オーバーヘッドを低減させる。 \sol~はQiskitを使用して実装され、実量子ハードウェアと各種エミュレータの両方で評価される。 最先端のQiskit-Addon-Cutと比較すると、EC2Sはフィデリティを最大16.7\%改善し、システム全体の支出を最大99.5\%削減している。

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