論文の概要: Efficient Compilation for Shuttling Trapped-Ion Machines via the Position Graph Architectural Abstraction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.12470v1
- Date: Tue, 21 Jan 2025 19:39:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-23 13:28:28.036788
- Title: Efficient Compilation for Shuttling Trapped-Ion Machines via the Position Graph Architectural Abstraction
- Title（参考訳）: 位置グラフ構造抽象化によるシャットリング型Ionマシンの効率的なコンパイル
- Authors: Bao Bach, Ilya Safro, Ed Younis,
- Abstract要約: この研究は、異なるタイプのハードウェアアーキテクチャのための、位置グラフと呼ばれる新しい統一抽象化を提示している。
我々は、トラップイオン量子電荷結合デバイス(QCCD)アーキテクチャをモデル化し、高品質で超伝導のスケーラブルなコンパイル方法を実現する。
このアプローチは、シャットリングベースの量子コンピュータの物理的制約に従うハードウェア上で、ネイティブで実行可能な回路とイオン命令を生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9199465050084297
- License:
- Abstract: With the growth of quantum platforms for gate-based quantum computation, compilation holds a crucial factor in deciding the success of the implementation. There has been rich research and development in compilation techniques for the superconducting-qubit regime. In contrast, the trapped-ion architectures, currently leading in robust quantum computations due to their reliable operations, do not have many competitive compilation strategies. This work presents a novel unifying abstraction, called the position graph, for different types of hardware architectures. Using this abstraction, we model trapped-ion Quantum Charge-Coupled Device (QCCD) architectures and enable high-quality, scalable superconducting compilation methods. In particular, we devise a scheduling algorithm called SHuttling-Aware PERmutative heuristic search algorithm (SHAPER) to tackle the complex constraints and dynamics of trapped-ion QCCD with the cooperation of state-of-the-art permutation-aware mapping. This approach generates native, executable circuits and ion instructions on the hardware that adheres to the physical constraints of shuttling-based quantum computers. Using the position graph abstraction, we evaluate our algorithm on theorized and actual architectures. Our algorithm can successfully compile programs for these architectures where other state-of-the-art algorithms fail. In the cases when other algorithms complete, our algorithm produces a schedule that is $14\%$ faster on average, up to $69\%$ in the best case.\\ {\bf Reproducibility:} source code and computational results are available at $[$will be added upon acceptance$]$
- Abstract（参考訳）: ゲートベースの量子計算のための量子プラットフォームの成長に伴い、コンパイルは実装の成功を決定する重要な要素となる。
超伝導量子ビット系のためのコンパイル技術の研究と開発が豊富である。
対照的に、現在、その信頼性の高い演算のためにロバストな量子計算を導いている閉じ込められたイオンアーキテクチャは、多くの競合するコンパイル戦略を持っていない。
この研究は、異なるタイプのハードウェアアーキテクチャのための、位置グラフと呼ばれる新しい統一抽象化を提示している。
この抽象化を用いて、トラップイオン量子電荷結合デバイス(QCCD)アーキテクチャをモデル化し、高品質でスケーラブルな超伝導コンパイル方法を実現する。
特に,SHAPER (Shuttling-Aware PERmutative Heuristic Search Algorithm) と呼ばれるスケジューリングアルゴリズムを考案し,最先端の置換対応マッピングと協調して,閉じ込められたイオンQCCDの複雑な制約とダイナミクスに対処する。
このアプローチは、シャットリングベースの量子コンピュータの物理的制約に従うハードウェア上で、ネイティブで実行可能な回路とイオン命令を生成する。
位置グラフの抽象化を用いて,提案アルゴリズムを理論的および実際のアーキテクチャ上で評価する。
我々のアルゴリズムは、他の最先端のアルゴリズムがフェールした場合に、これらのアーキテクチャのプログラムをうまくコンパイルできる。
他のアルゴリズムが完成した場合、我々のアルゴリズムは、平均で14 %$、最高で69 %$のスケジュールを生成する。
ソースコードと計算結果が$[$will be add upon acceptance$]$で入手できる。
関連論文リスト
- Comparison of Superconducting NISQ Architectures [0.0]
我々は、GoogleのSycamore、IBMのHeavy-Hex、RigettiのAspen、Ankaaといった超伝導アーキテクチャを研究している。
また、これらのアーキテクチャをターゲットにしたコンパイルツールも研究しています。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-03T17:12:08Z) - Quantum Compiling with Reinforcement Learning on a Superconducting Processor [55.135709564322624]
超伝導プロセッサのための強化学習型量子コンパイラを開発した。
短絡の新規・ハードウェア対応回路の発見能力を示す。
本研究は,効率的な量子コンパイルのためのハードウェアによるソフトウェア設計を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-18T01:49:48Z) - Quantum Hardware Roofline: Evaluating the Impact of Gate Expressivity on
Quantum Processor Design [0.8341988468339112]
本稿では,NISQシステム間のハードウェア設計トレードオフについて検討し,アルゴリズムとハードウェア設計の選択をガイドする。
評価はアルゴリズムのワークロードとアルゴリズムの忠実度モデルによって駆動される。
ハードウェアプラットフォームにおけるアルゴリズムの適合性を評価する方法を提供することにより、量子コンピューティングにおけるハードウェア・ソフトウェア共同設計の重要性を強調する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-29T21:28:18Z) - The Basis of Design Tools for Quantum Computing: Arrays, Decision
Diagrams, Tensor Networks, and ZX-Calculus [55.58528469973086]
量子コンピュータは、古典的コンピュータが決して起こらない重要な問題を効率的に解決することを約束する。
完全に自動化された量子ソフトウェアスタックを開発する必要がある。
この研究は、今日のツールの"内部"の外観を提供し、量子回路のシミュレーション、コンパイル、検証などにおいてこれらの手段がどのように利用されるかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-10T19:00:00Z) - Compilation of algorithm-specific graph states for quantum circuits [55.90903601048249]
本稿では,高レベル言語で記述された量子回路から,アルゴリズム固有のグラフ状態を作成する量子回路コンパイラを提案する。
この計算は、このグラフ状態に関する一連の非パウリ測度を用いて実装することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-15T14:52:31Z) - Quantum simulation with just-in-time compilation [0.0]
ジャスト・イン・タイム(JIT)コンパイル技術を用いて回路ベースの量子シミュレーションを行う。
QibojitはQibo量子コンピューティングフレームワークの新しいモジュールで、Pythonによるジャストインタイムコンパイルアプローチを使用している。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-16T18:00:00Z) - Scaling Quantum Approximate Optimization on Near-term Hardware [49.94954584453379]
我々は、様々なレベルの接続性を持つハードウェアアーキテクチャのための最適化回路により、期待されるリソース要求のスケーリングを定量化する。
問題の大きさと問題グラフの次数で指数関数的に増大する。
これらの問題は、ハードウェア接続性の向上や、より少ない回路層で高い性能を達成するQAOAの変更によって緩和される可能性がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-06T21:02:30Z) - MQBench: Towards Reproducible and Deployable Model Quantization
Benchmark [53.12623958951738]
MQBenchは、モデル量子化アルゴリズムの評価、分析、およびデプロイ可能性のベンチマークを行う最初の試みである。
我々は、CPU、GPU、ASIC、DSPを含む実世界のデプロイのための複数のプラットフォームを選択し、最先端の量子化アルゴリズムを評価する。
包括的な分析を行い、直感的、直感的、あるいは反直感的な洞察を見出す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-05T23:38:44Z) - Divide and Conquer for Combinatorial Optimization and Distributed
Quantum Computation [3.8221353389253676]
本稿では、大規模最適化問題を分散量子アーキテクチャにマッピングするハイブリッド変分法である量子除算法(QDCA)を紹介する。
これはグラフ分割と量子回路切断の組み合わせによって達成される。
我々は、最大独立集合問題のインスタンス上でQDCAをシミュレートし、類似の古典的アルゴリズムよりも優れた性能が得られることを確かめる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-15T18:00:32Z) - Deterministic Algorithms for Compiling Quantum Circuits with Recurrent
Patterns [0.0]
現在の量子プロセッサはノイズが多く、コヒーレンスと不完全なゲートの実装が限られている。
本稿では、繰り返し量子回路パターンを時間内にコンパイルするための新しい決定論的アルゴリズムを提案する。
我々の解は、RyRz回路上で未整合結果を生成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-17T13:59:12Z) - Extending C++ for Heterogeneous Quantum-Classical Computing [56.782064931823015]
qcorはC++とコンパイラの実装の言語拡張で、異種量子古典プログラミング、コンパイル、単一ソースコンテキストでの実行を可能にする。
我々の研究は、量子言語で高レベルな量子カーネル(関数)を表現できる、第一種C++コンパイラを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-08T12:49:07Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。