論文の概要: Hardware-level Interfaces for Hybrid Quantum-Classical Computing Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.18868v1
- Date: Mon, 24 Mar 2025 16:43:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-25 14:35:03.994131
- Title: Hardware-level Interfaces for Hybrid Quantum-Classical Computing Systems
- Title（参考訳）: ハイブリッド量子古典計算システムのためのハードウェアレベルのインタフェース
- Authors: Konstantinos Rallis, Ioannis Liliopoulos, Evangelos Tsipas, Georgios D. Varsamis, Nikolaos Melissourgos, Ioannis G. Karafyllidis, Georgios Ch. Sirakoulis, Panagiotis Dimitrakis,
- Abstract要約: ハイブリッド量子古典計算システムは、QCの本当の可能性を解き明かす上では、単純でも標準化でもない。
本研究は、効率的なハイブリッド量子古典演算を実現するハードウェアアプローチに焦点を当てる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4697760524661718
- License:
- Abstract: The technology of Quantum Computing (QC) is continuously evolving, as researchers explore new technologies and the public gains access to quantum computers with an increasing number of qubits. In addition, the research community and industry are increasingly interested in the potential use, application, and contribution of QCs to large-scale problems in the real world as a result of this technological enhancement. QCs operations are based on quantum mechanics, and their special properties are mainly exploited to solve computationally intensive problems in polynomial time, problems that are commonly unsolvable, even by High-Performance Computing systems (HPCs) in a feasible time. However, since QCs cannot perform as general-purpose computing machines, alternative computational approaches aiming to boost further their enormous computing abilities are requested, and their combination as an additional computing resource to HPC systems is considered as one of the most promising ones. In the proposed hybrid HPCs, the Quantum Processing Units (QPUs), similar to GPUs and CPUs, target specific problems that, through Quantum Algorithms, can exploit quantum properties like quantum entanglement and superposition to achieve substantial performance gains from the HPC point of view. This interconnection between classical HPC systems and QCs towards the creation of Hybrid Quantum-Classical computing systems is neither straightforward nor standardized while crucial for unlocking the real potential of QCs and achieving real performance improvements. The interconnection between the classical and quantum systems can be performed in the hardware, software (system), or application layer. In this study, a concise overview of the existing architectures for the interconnection interface between HPCs and QCs is provided, focusing on hardware approaches that enable effective hybrid quantum-classical operation.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング(Quantum Computing, QC)の技術は、研究者が新しい技術を探究するにつれ、進化を続けている。
さらに、この技術強化の結果として、研究コミュニティや業界は、現実世界の大規模問題に対するQCの利用、応用、貢献の可能性にますます関心を寄せている。
QCs演算は量子力学に基づいており、その特殊特性は主に多項式時間における計算集約的な問題を解くために利用される。
しかし、QCは汎用計算機として機能しないため、その膨大な計算能力を高めるための代替計算手法が求められ、HPCシステムへの追加の計算資源としての組み合わせが最も有望であると考えられる。
提案したハイブリッドHPCでは、GPUやCPUに類似した量子処理ユニット(QPU)が、量子アルゴリズムを通じて、量子エンタングルメントや重畳といった量子特性を利用して、HPCの観点から大きなパフォーマンス向上を達成できる特定の問題をターゲットにしている。
ハイブリッド量子古典計算システムの構築に向けた古典的HPCシステムとQCの相互接続は、QCの本当の可能性を解き明かし、実際の性能向上を実現する上では、単純でも標準化でもない。
古典的および量子システム間の相互接続は、ハードウェア、ソフトウェア(システム)、またはアプリケーション層で行うことができる。
本研究では,HPCとQC間の相互接続インタフェースのための既存アーキテクチャの簡潔な概要について述べる。
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