論文の概要: Quantum-Chiplet: A Novel Python-Based Efficient and Scalable Design Methodology for Quantum Circuit Verification and Implementation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10054v1
• Date: Thu, 13 Mar 2025 05:12:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-14 15:52:17.697239
• Title: Quantum-Chiplet: A Novel Python-Based Efficient and Scalable Design Methodology for Quantum Circuit Verification and Implementation
• Title（参考訳）: Quantum-Chiplet: 量子回路検証と実装のためのPythonベースの効率的でスケーラブルな設計手法
• Authors: Yu-Ting Kao, Hao-Yu Lu, Yeong-Jar Chang, Darsen Lu,
• Abstract要約: 本稿では,超並列量子計算解析を容易にする新しい量子表現(QPR)を提案する。 量子回路の検証には,階層型量子行動モデリング手法であるQuantum-Chipletを導入する。 量子振幅推定の例は、この手法が14キュービットのIBM Qiskitと比較して10倍以上のスピードアップで設計プロセスを大幅に改善することを示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.727672509269657
• License:
• Abstract: Analysis and verification of quantum circuits are highly challenging, given the exponential dependence of the number of states on the number of qubits. For analytical derivation, we propose a new quantum polynomial representation (QPR) to facilitate the analysis of massively parallel quantum computation and detect subtle errors. For the verification of quantum circuits, we introduce Quantum-Chiplet, a hierarchical quantum behavior modeling methodology that facilitates rapid integration and simulation. Each chiplet is systematically transformed into quantum gates. For circuits involving n qubits and k quantum gates, the design complexity is reduced from "greater than O(2^n)" to O(k). This approach provides an open-source solution, enabling a highly customized solution for quantum circuit simulation within the native Python environment, thereby reducing reliance on traditional simulation packages. A quantum amplitude estimation example demonstrates that this method significantly improves the design process, with more than 10x speed-up compared to IBM Qiskit at 14 qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子回路の解析と検証は、量子ビット数に対する状態の数に指数関数的依存があることを考えると、非常に難しい。 解析的導出のために,超並列量子計算の解析を容易にし,微妙な誤りを検出する新しい量子多項式表現(QPR)を提案する。 量子回路の検証には、高速な積分とシミュレーションを容易にする階層型量子行動モデリング手法であるQuantum-Chipletを導入する。 各チップレットは、体系的に量子ゲートに変換される。 n量子ビットとk量子ゲートを含む回路の場合、設計の複雑さは"O(2^n)"からO(k)に減少する。 このアプローチはオープンソースのソリューションであり、ネイティブPython環境における量子回路シミュレーションの高度にカスタマイズされたソリューションを可能にし、従来のシミュレーションパッケージへの依存を減らす。 量子振幅推定の例は、この手法が14キュービットのIBM Qiskitと比較して10倍以上のスピードアップで設計プロセスを大幅に改善することを示している。

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