論文の概要: HAIL: An Efficient Iterative Algorithm for Qubit Mapping via Layer-Weight Assignment and Search Space Reduction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.07536v1
• Date: Tue, 11 Feb 2025 13:21:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-12 14:06:19.862202
• Title: HAIL: An Efficient Iterative Algorithm for Qubit Mapping via Layer-Weight Assignment and Search Space Reduction
• Title（参考訳）: HAIL: 層重アサインメントと探索空間削減によるクビットマッピングの効率的な反復アルゴリズム
• Authors: Kang Xu, Zeyang Li, Xinjian Liu, Dandan Li, Yukun Wang,
• Abstract要約: 現在の量子デバイスは物理的量子ビットと限られた数の隣接する量子ビット間の相互作用しかサポートしていない。 回路を実行するには、キュービット間のマッピング関係を調整するためにSWAPゲートを挿入する必要がある。 本稿では,新たなSWAPゲートを最小化するための効率的な反復量子ビットマッピングアルゴリズムであるHAILを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.698997402561804
• License:
• Abstract: Current quantum devices only support interactions between physical qubits and a limited number of neighboring qubits, preventing quantum circuits from being executed directly on the devices. To execute the circuit, SWAP gates must be inserted to adjust the mapping relationships between qubits, which consequently increases runtime and error rates in quantum circuits. To address these challenges, this paper proposes HAIL, an efficient iterative qubit mapping algorithm to minimize additional SWAP gates. First, a layer-weight assignment method integrated with the subgraph isomorphism algorithm is introduced to establish an initial mapping. Next, we propose a SWAP sequence search combined with the post-processing function to identify the optimal SWAP sequences. Finally, the qubit mapping algorithm is refined through iterative forward and backward traversals to further reduce the number of SWAP gates. Experimental results on the IBM Q20 architecture and various benchmarks demonstrate that HAIL-3 reduces the number of additional gates inserted in the $\mathcal{B}_{23}$ by 20.62% compared to state-of-the-art algorithms. Additionally, we present a partially extended strategy based on HAIL to reduce the sequence search space, with experiments on the sparsely connected Google Sycamore architecture showing a reduction in both algorithm runtime and additional SWAP gates.
• Abstract（参考訳）: 現在の量子デバイスは物理的量子ビットと限られた数の隣接量子ビット間の相互作用のみをサポートし、デバイス上で量子回路が直接実行されるのを防ぐ。 回路を実行するには、量子ビット間のマッピング関係を調整するためにSWAPゲートを挿入する必要がある。 これらの課題に対処するために,新たなSWAPゲートを最小化するための効率的な反復量子ビットマッピングアルゴリズムであるHAILを提案する。 まず、サブグラフ同型アルゴリズムと統合された層重割当手法を導入し、初期写像を確立する。 次に,処理後関数と組み合わせたSWAPシークエンス検索を提案し,最適なSWAPシークエンスを同定する。 最後に、クビットマッピングアルゴリズムは、SWAPゲートの数をさらに減らすために、反復的な前方および後方のトラバーサルによって洗練される。 IBM Q20アーキテクチャと様々なベンチマークの実験結果から、HAIL-3は最先端のアルゴリズムと比較して$\mathcal{B}_{23}$に挿入される追加ゲートの数を20.62%削減することを示した。 さらに、HAILに基づく部分拡張戦略を提案し、疎結合なGoogle Sycamoreアーキテクチャの実験を行い、アルゴリズムランタイムと追加のSWAPゲートの両方を削減した。

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