論文の概要: PHOENIX: Pauli-Based High-Level Optimization Engine for Instruction Execution on NISQ Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.03529v2
• Date: Wed, 09 Apr 2025 05:44:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-17 11:33:55.036985
• Title: PHOENIX: Pauli-Based High-Level Optimization Engine for Instruction Execution on NISQ Devices
• Title（参考訳）: PHOENIX: NISQデバイス上でのインストラクション実行のためのパウリベース高レベル最適化エンジン
• Authors: Zhaohui Yang, Dawei Ding, Chenghong Zhu, Jianxin Chen, Yuan Xie,
• Abstract要約: ハミルトンシミュレーションに基づく変分量子アルゴリズム(VQA)は、短期量子コンピューティング応用に適した量子プログラムの特殊クラスである。 本研究はPHOENIXについて紹介する。PHOENIXは高レベルのPauliベースの中間表現で主に動作する高効率なコンパイルフレームワークである。 実験の結果、PHOENIXは様々なプログラムカテゴリ、バックエンドISA、ハードウェアトポロジでSOTA VQAコンパイラを上回る性能を示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.624706655544422
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Variational quantum algorithms (VQA) based on Hamiltonian simulation represent a specialized class of quantum programs well-suited for near-term quantum computing applications due to its modest resource requirements in terms of qubits and circuit depth. Unlike the conventional single-qubit (1Q) and two-qubit (2Q) gate sequence representation, Hamiltonian simulation programs are essentially composed of disciplined subroutines known as Pauli exponentiations (Pauli strings with coefficients) that are variably arranged. To capitalize on these distinct program features, this study introduces PHOENIX, a highly effective compilation framework that primarily operates at the high-level Pauli-based intermediate representation (IR) for generic Hamiltonian simulation programs. PHOENIX exploits global program optimization opportunities to the greatest extent, compared to existing SOTA methods despite some of them also utilizing similar IRs. PHOENIX employs the binary symplectic form (BSF) to formally describe Pauli strings and reformulates IR synthesis as reducing the column weights of BSF by appropriate Clifford transformations. It comes with a heuristic BSF simplification algorithm that searches for the most appropriate 2Q Clifford operators in sequence to maximally simplify the BSF at each step, until the BSF can be directly synthesized by basic 1Q and 2Q gates. PHOENIX further performs a global ordering strategy in a Tetris-like fashion for these simplified IR groups, carefully balancing optimization opportunities for gate cancellation, minimizing circuit depth, and managing qubit routing overhead. Experimental results demonstrate that PHOENIX outperforms SOTA VQA compilers across diverse program categories, backend ISAs, and hardware topologies.
• Abstract（参考訳）: ハミルトンシミュレーションに基づく変分量子アルゴリズム(VQA)は、量子ビットと回路深さの点において、その質素なリソース要求のため、短期量子コンピューティング用途に適した特殊な量子プログラムのクラスである。 従来の1量子 (1Q) と2量子 (2Q) ゲートシーケンスの表現とは異なり、ハミルトニアンシミュレーションプログラムは基本的に、可変配置されたパウリ指数 (Pauli exponentiations, 係数を持つパウリ弦) として知られる規律付きサブルーチンで構成されている。 これらの異なるプログラム特徴を活かすため、本研究ではPHOENIXを紹介した。PHOENIXは、一般的なハミルトンシミュレーションプログラムのための高レベルのPauliベース中間表現(IR)で主に動作する、非常に効率的なコンパイルフレームワークである。 PHOENIXは、類似のIRも利用しているにもかかわらず、既存のSOTA手法と比較して、グローバルなプログラム最適化の機会を最大限に活用している。 PHOENIX は二進シンプレクティック形式 (BSF) を用いて、パウリ弦を正式に記述し、IR合成を適切なクリフォード変換により BSF の柱重を減少させるものとして再構成する。 このアルゴリズムは、BSFを基本1Qと2Qゲートで直接合成するまで、各ステップでBSFを最大限に単純化するために、最も適切な2Qクリフォード演算子を順番に探索するヒューリスティックなBSF単純化アルゴリズムを備えている。 PHOENIXはさらに、これらの単純化されたIRグループに対して、テレスのようなグローバルな順序付け戦略を実行し、ゲートキャンセルの最適化の機会を慎重にバランスさせ、回路深さを最小化し、キュービットルーティングのオーバーヘッドを管理する。 実験の結果、PHOENIXは様々なプログラムカテゴリ、バックエンドISA、ハードウェアトポロジでSOTA VQAコンパイラより優れていることが示された。

関連論文リスト

• Compilation of QCrank Encoding Algorithm for a Dynamically Programmable Qubit Array Processor [4.547397183739772]
  QCrankは、シーケンス化された実数値の古典データを量子状態に格納するための効率的な符号化プロトコルである。 我々は、中性原子配列の鍵となる特徴が、アルゴリズムの効果的な展開にどのように役立つかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-14T18:16:25Z)
• Optimal Compilation Strategies for QFT Circuits in Neutral-Atom Quantum Computing [10.15254069964668]
  ニュートラル原子量子コンピューティング(NAQC)は、動的量子ビット再構成性、長いコヒーレンス時間、高いゲート忠実性など、異なる利点を提供している。 本稿では,QFT回路やNAQCシステムに適した最適化手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-18T03:34:03Z)
• VQC-MLPNet: An Unconventional Hybrid Quantum-Classical Architecture for Scalable and Robust Quantum Machine Learning [60.996803677584424]
  変分量子回路(VQC)は、量子機械学習のための新しい経路を提供する。 それらの実用的応用は、制約付き線形表現性、最適化課題、量子ハードウェアノイズに対する鋭敏感といった固有の制限によって妨げられている。 この研究は、これらの障害を克服するために設計されたスケーラブルで堅牢なハイブリッド量子古典アーキテクチャであるVQC-MLPNetを導入している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-12T01:38:15Z)
• An Efficient Quantum Classifier Based on Hamiltonian Representations [50.467930253994155]
  量子機械学習(QML)は、量子コンピューティングの利点をデータ駆動タスクに移行しようとする分野である。 入力をパウリ弦の有限集合にマッピングすることで、データ符号化に伴うコストを回避できる効率的な手法を提案する。 我々は、古典的および量子モデルに対して、テキストおよび画像分類タスクに対する我々のアプローチを評価する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-13T11:49:53Z)
• Block encoding by signal processing [0.0]
  単位行列に対する量子特異値変換(QSVT)や量子固有値変換(QETU)といったQSPベースの手法がBEの実装に有効に利用できることを示す。 本稿では,QSVTアルゴリズムとQETUアルゴリズムと組み合わせて,格子ボソンに対するハミルトニアンの符号化をブロックするいくつかの例を示す。 QSVTをBEに使用すると、サイト毎のキュービット数で最高のゲートカウントスケーリングが得られるが、LOVE-LCUは最大$lesssim11$ qubitsの演算子に対して、他のすべてのメソッドよりも優れている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-29T18:00:02Z)
• On the Constant Depth Implementation of Pauli Exponentials [49.48516314472825]
  任意の指数を$mathcalO(n)$ ancillae と 2体 XX と ZZ の相互作用を用いて一定深さの回路に分解する。 クビットリサイクルの恩恵を受ける回路の書き直し規則を導入し,本手法の正しさを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-15T17:09:08Z)
• AdaLog: Post-Training Quantization for Vision Transformers with Adaptive Logarithm Quantizer [54.713778961605115]
  Vision Transformer (ViT) はコンピュータビジョンコミュニティにおいて最も普及しているバックボーンネットワークの1つである。 本稿では,AdaLog(Adaptive Logarithm AdaLog)量子化器を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-17T18:38:48Z)
• Quantum Fourier Transformation Circuits Compilation [7.1069624340204465]
  本研究は、量子変換(QFT)回路におけるドメイン固有のハードウェアマッピング戦略に焦点を当てる。 我々は、技術的直観(しばしば「教育された推測」と呼ばれる)と洗練された合成プログラムツールを組み合わせた新しいアプローチを採用する。 我々の研究の画期的な成果は、Google Sycamore、IBM Heavy-hex、および従来の2次元(2D)グリッド構成のために設計された最初の線形深度変換QFT回路の導入である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-17T21:26:17Z)
• Compiling Quantum Circuits for Dynamically Field-Programmable Neutral Atoms Array Processors [5.012570785656963]
  動的にフィールドプログラマブルな量子ビットアレイ(DPQA)が量子情報処理のための有望なプラットフォームとして登場した。 本稿では,複数の配列を含むDPQAアーキテクチャについて考察する。 DPQAをベースとしたコンパイル回路では,グリッド固定アーキテクチャに比べてスケーリングオーバヘッドが小さくなることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-06T08:13:10Z)
• Scalable Quantum Computation of Highly Excited Eigenstates with Spectral Transforms [0.76146285961466]
  我々はHHLアルゴリズムを用いて、物理的ハミルトニアンの内部固有状態を変動的かつ標的的に生成する。 これは量子コンピュータ上の逆ハミルトニアンの期待値の効率的な計算によって実現される。 本稿では, フォールトトレラント, 短期量子コンピュータにおけるこの方式の実装について詳述する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-13T19:01:02Z)
• Evaluation of Parameterized Quantum Circuits with Cross-Resonance Pulse-Driven Entanglers [0.27998963147546146]
  変分量子アルゴリズム(VQA)は、ノイズの多い量子デバイスに非常に適したアルゴリズムの強力なクラスとして登場した。 これまでの研究では、VQAに対して有効なパラメタライズド量子回路(PQC)やアンサッツを選択することが、その全体的な性能に欠かせないことが示されている。 本稿では、量子マシンへのパルスレベルアクセスと2量子ビット相互作用の理解を利用して、2量子ビットエンタングルの設計を最適化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-01T09:46:34Z)
• Decomposition of Matrix Product States into Shallow Quantum Circuits [62.5210028594015]
  テンソルネットワーク(TN)アルゴリズムは、パラメタライズド量子回路(PQC)にマッピングできる 本稿では,現実的な量子回路を用いてTN状態を近似する新しいプロトコルを提案する。 その結果、量子回路の逐次的な成長と最適化を含む1つの特定のプロトコルが、他の全ての手法より優れていることが明らかとなった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-01T17:08:41Z)
• Benchmarking of Different Optimizers in the Variational Quantum Algorithms for Applications in Quantum Chemistry [0.0]
  古典的なヤードスティックは変分量子アルゴリズムの精度と収束を決定する上で重要な役割を果たしている。 量子化学への応用のために、いくつかの一般的なヤードスティックを考察し、変分量子アルゴリズムの性能を評価する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-08-22T13:02:00Z)
• Paulihedral: A Generalized Block-Wise Compiler Optimization Framework For Quantum Simulation Kernels [17.038656780131692]
  Paulihedralは、量子シミュレーションカーネルを深く最適化できるブロックワイズコンパイラフレームワークである。 パウリヘドラルは、短期超伝導量子プロセッサと将来のフォールトトレラント量子コンピュータの両方における幅広い応用において、最先端のコンパイラ基盤より優れていることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-09-07T23:52:58Z)
• Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
  本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。 3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z)
• Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings [62.72309460291971]
  マルチバスグラフ複雑性と非線形活性化関数の2つの革新の恩恵を受ける新しい変分量子アルゴリズムを導入する。 その結果,最適化性能が向上し,有効景観が2つ向上し,測定の進歩が減少した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-24T20:16:02Z)
• Quantum circuit architecture search for variational quantum algorithms [88.71725630554758]
  本稿では、QAS(Quantum Architecture Search)と呼ばれるリソースと実行時の効率的なスキームを提案する。 QASは、よりノイズの多い量子ゲートを追加することで得られる利点と副作用のバランスをとるために、自動的にほぼ最適アンサッツを求める。 数値シミュレータと実量子ハードウェアの両方に、IBMクラウドを介してQASを実装し、データ分類と量子化学タスクを実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-20T12:06:27Z)
• Extending XACC for Quantum Optimal Control [70.19683407682642]
  量子コンピューティングベンダーは、直接パルスレベルの量子制御のためのアプリケーションプログラミングをオープンにし始めている。 本稿では,XACCシステムレベルの量子古典ソフトウェアフレームワークの拡張について述べる。 この拡張により、デジタル量子回路表現を等価なパルスシーケンスに変換することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-04T13:13:55Z)

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。