論文の概要: TrapSIMD: SIMD-Aware Compiler Optimization for 2D Trapped-Ion Quantum Machines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.17886v2
• Date: Mon, 28 Apr 2025 16:45:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:53.554503
• Title: TrapSIMD: SIMD-Aware Compiler Optimization for 2D Trapped-Ion Quantum Machines
• Title（参考訳）: TrapSIMD: SIMD-Aware Compiler Optimization for 2D Trapped-Ion Quantum Machines
• Authors: Jixuan Ruan, Hezi Zhang, Xiang Fang, Ang Li, Wesley C. Campbell, Eric Hudson, David Hayes, Hartmut Haeffner, Travis Humble, Jens Palsberg, Yufei Ding,
• Abstract要約: 本稿では,SIMD対応のコンパイラフレームワークであるFluxTrapについて紹介する。 F FluxTrapは実行時間を最大3.82倍に削減し、数桁の忠実度を向上させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.239863509836864
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Modular trapped-ion (TI) architectures offer a scalable quantum computing (QC) platform, with native transport behaviors that closely resemble the Single Instruction Multiple Data (SIMD) paradigm. We present FluxTrap, a SIMD-aware compiler framework that establishes a hardware-software co-design interface for TI systems. FluxTrap introduces a novel abstraction that unifies SIMD-style instructions -- including segmented intra-trap shift SIMD (S3) and global junction transfer SIMD (JT-SIMD) operations -- with a SIMD-enriched architectural graph, capturing key features such as transport synchronization, gate-zone locality, and topological constraints. It applies two passes -- SIMD aggregation and scheduling -- to coordinate grouped ion transport and gate execution within architectural constraints. On NISQ benchmarks, FluxTrap reduces execution time by up to $3.82 \times$ and improves fidelity by several orders of magnitude. It also scales to fault-tolerant workloads under diverse hardware configurations, providing feedback for future TI hardware design.
• Abstract（参考訳）: Modular trap-ion (TI) アーキテクチャはスケーラブルな量子コンピューティング (QC) プラットフォームを提供し、Single Instruction Multiple Data (SIMD) パラダイムによく似たネイティブトランスポートの振る舞いを提供する。 本稿では,SIMD対応のコンパイラフレームワークであるFluxTrapについて紹介する。 FluxTrapは、SIMDスタイルの命令を統一する新しい抽象化を導入している。その中には、セグメント化されたトラッピングシフトSIMD(S3)とグローバルジャンクション転送SIMD(JT-SIMD)操作 -- SIMDに富んだアーキテクチャグラフがあり、トランスポート同期、ゲートゾーンの局所性、トポロジ制約といった重要な特徴をキャプチャする。 SIMDアグリゲーションとスケジューリングという2つのパスを、アーキテクチャ上の制約の中でグループ化されたイオントランスポートとゲートの実行を調整するために適用します。 NISQベンチマークでは、FluxTrapは実行時間を最大3.82ドルまで削減し、フィリティを数桁改善している。 また、様々なハードウェア構成の下でフォールトトレラントなワークロードにスケールし、将来のTIハードウェア設計に対するフィードバックを提供する。

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