論文の概要: Modular Compilation for Quantum Chiplet Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.08478v3
• Date: Mon, 21 Apr 2025 22:09:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-23 19:51:40.207363
• Title: Modular Compilation for Quantum Chiplet Architectures
• Title（参考訳）: 量子チップレットアーキテクチャのためのモジュールコンパイル
• Authors: Mingyoung Jessica Jeng, Nikola Vuk Maruszewski, Connor Selna, Michael Gavrincea, Kaitlin N. Smith, Nikos Hardavellas,
• Abstract要約: チップレットベースの量子デバイスの複雑さは、そのサイズの増加と相まって、量子コンパイルにおける差し迫ったスケーラビリティの課題を示している。 チップレットベースの量子システムに最適化された階層型並列化コンパイルパイプラインSEQCを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8169527563677724
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As quantum computing technology matures, industry is adopting modular quantum architectures to keep quantum scaling on the projected path and meet performance targets. However, the complexity of chiplet-based quantum devices, coupled with their growing size, presents an imminent scalability challenge for quantum compilation. Contemporary compilation methods are not well-suited to chiplet architectures - in particular, existing qubit allocation methods are often unable to contend with inter-chiplet links, which don't necessarily support a universal basis gate set. Furthermore, existing methods of logical-to-physical qubit placement, swap insertion (routing), unitary synthesis, and/or optimization, are typically not designed for qubit links of significantly varying latency or fidelity. In this work, we propose SEQC, a hierarchical parallelized compilation pipeline optimized for chiplet-based quantum systems, including several novel methods for qubit placement, qubit routing, and circuit optimization. SEQC attains a $9.3\%$ average increase in circuit fidelity (up to $49.99\%$). Additionally, owing to its ability to parallelize compilation, SEQC achieves $3.27\times$ faster compilation on average (up to $6.74\times$) over a chiplet-unaware Qiskit baseline.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング技術が成熟するにつれて、業界はモジュール型量子アーキテクチャを採用して、予測されたパスの量子スケーリングを維持し、パフォーマンスの目標を満たしている。 しかし、チップレットベースの量子デバイスの複雑さは、そのサイズの増加と相まって、量子コンパイルにおける差し迫ったスケーラビリティの課題を呈している。 現代のコンパイル方法はチップレットアーキテクチャには適していない - 特に、既存のqubitアロケーションメソッドは、普遍的な基底ゲートセットを必ずしもサポートしていないチップレット間リンクと競合することができないことが多い。 さらに、論理と物理の量子ビット配置、スワップ挿入(ルーティング)、ユニタリ合成、および/または最適化の既存の方法は、典型的には、著しく異なるレイテンシや忠実さを持つ量子ビットリンクのために設計されていない。 本研究では,チップレットベースの量子システムに最適化された階層型並列化コンパイルパイプラインSEQCを提案する。 SEQCは回路忠実度の平均値が9.3 %(49.99 %)に達する。 さらに、SEQCはコンパイルを並列化できるため、チップレットを意識しないQiskitベースラインよりも平均で3.27\times$(最大6.74\times$)高速コンパイルを実現している。

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