論文の概要: QSteed: Quantum Software of Compilation for Supporting Real Quantum Device

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.06993v1
• Date: Mon, 13 Jan 2025 00:59:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-14 14:23:37.299686
• Title: QSteed: Quantum Software of Compilation for Supporting Real Quantum Device
• Title（参考訳）: QSteed: リアル量子デバイスをサポートするためのコンパイルの量子ソフトウェア
• Authors: Hong-Ze Xu, Zheng-An Wang, Yu-Long Feng, Yu Chen, Xinpeng Zhang, Jingbo Wang, Xu-Dan Chai, Wei-Feng Zhuang, Yu-Xin Jin, Yirong Jin, Haifeng Yu, Heng Fan, Meng-Jun Hu, Dong E. Liu,
• Abstract要約: 本稿では、実際の量子コンピューティングデバイスや量子コンピューティングクラスタにデプロイ可能な量子コンパイルシステムであるQSteedを紹介する。 量子タスクを効果的にコンパイルし、複数の量子バックエンドを管理するという課題を満たすように設計されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.400502031534007
• License:
• Abstract: We present QSteed, a quantum compilation system that can be deployed on real quantum computing devices and quantum computing clusters. It is designed to meet the challenges of effectively compiling quantum tasks and managing multiple quantum backends. The system integrates two core components: a quantum compiler and a quantum computing resource virtualization manager, both of which provide standardized interfaces. The resource manager models quantum chips into different abstract layers, including the real quantum processing unit (QPU), the standard QPU (StdQPU), the substructure QPU (SubQPU), and the virtual QPU (VQPU), and stores this information in a quantum computing resource virtualization database, thus realizing the unified management of quantum computing devices. The quantum compiler adopts a modular and extensible design, providing a flexible framework for customizing compilation optimization strategies. It provides hardware-aware compilation algorithms that account for quantum gate noise and qubit coupling structures. By selecting the most suitable computing resources from the VQPU library, the compiler maps quantum tasks to the optimal qubit regions of the target device. We validated the effectiveness of the QSteed on the superconducting devices of the Quafu quantum cloud computing cluster. The quantum computing resource virtualization management technology of QSteed and the flexible and extensible design of its compiler make it possible to achieve unified management and task compilation for backend devices of multiple physical systems such as neutral-atom and ion-trap.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、実際の量子コンピューティングデバイスや量子コンピューティングクラスタにデプロイ可能な量子コンパイルシステムであるQSteedを紹介する。 量子タスクを効果的にコンパイルし、複数の量子バックエンドを管理するという課題を満たすように設計されている。 このシステムは、量子コンパイラと量子コンピューティングリソース仮想化マネージャの2つのコアコンポーネントを統合し、どちらも標準化されたインターフェースを提供する。 リソースマネージャは、量子チップを量子処理ユニット(QPU)、標準QPU(StdQPU)、サブストラクチャQPU(SubQPU)、仮想QPU(VQPU)などさまざまな抽象層にモデル化し、量子コンピューティングリソース仮想化データベースに格納することにより、量子コンピューティングデバイスの統一管理を実現する。 量子コンパイラはモジュラーで拡張可能な設計を採用し、コンパイル最適化戦略をカスタマイズするための柔軟なフレームワークを提供する。 量子ゲートノイズと量子ビット結合構造を考慮したハードウェア対応コンパイルアルゴリズムを提供する。 VQPUライブラリから最も適切な計算資源を選択することで、コンパイラは量子タスクをターゲットデバイスの最適な量子ビット領域にマッピングする。 量子クラウドコンピューティングクラスタの超伝導デバイスにおけるQSteedの有効性を検証した。 QSteedの量子コンピューティングリソース仮想化管理技術と、そのコンパイラの柔軟で拡張可能な設計により、中立原子やイオントラップのような複数の物理系のバックエンドデバイスに対する統一的な管理とタスクコンパイルを実現することができる。

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