論文の概要: Quantum Gate Decomposition: A Study of Compilation Time vs. Execution Time Trade-offs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.20291v1
• Date: Mon, 28 Apr 2025 22:24:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:54.684798
• Title: Quantum Gate Decomposition: A Study of Compilation Time vs. Execution Time Trade-offs
• Title（参考訳）: 量子ゲート分解:コンパイル時間と実行時間トレードオフに関する研究
• Authors: Evandro C. R. Rosa, Jerusa Marchi, Eduardo I. Duzzioni, Rafael de Santiago,
• Abstract要約: 高レベルの量子プログラミング言語は、量子ハードウェアで直接実行できないコードを生成し、コンパイルする必要がある。 古典的なコードとは異なり、量子プログラムは各実行前にコンパイルされなければならない。 我々は、Ket量子プログラミングプラットフォームに実装することで、最先端分解アルゴリズムのトレードオフを分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.31457219084519
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Similar to classical programming, high-level quantum programming languages generate code that cannot be executed directly by quantum hardware and must be compiled. However, unlike classical code, quantum programs must be compiled before each execution, making the trade-off between compilation time and execution time particularly significant. In this paper, we address the first step of quantum compilation: multi-qubit gate decomposition. We analyze the trade-offs of state-of-the-art decomposition algorithms by implementing them in the Ket quantum programming platform and collecting numerical performance data. This is the first study to both implement and analyze the current state-of-the-art decomposition methods within a single platform. Based on our findings, we propose two compilation profiles: one optimized for minimizing compilation time and another for minimizing quantum execution time. Our results provide valuable insights for both quantum compiler developers and quantum programmers, helping them make informed decisions about gate decomposition strategies and their impact on overall performance.
• Abstract（参考訳）: 古典プログラミングと同様に、ハイレベルな量子プログラミング言語は、量子ハードウェアで直接実行できないコードを生成し、コンパイルしなければならない。 しかし、古典的なコードとは異なり、量子プログラムは各実行前にコンパイルされなければならないため、コンパイル時間と実行時間のトレードオフは特に重要である。 本稿では,量子コンパイルの最初のステップであるマルチキュービットゲート分解について述べる。 我々は、Ket量子プログラミングプラットフォームに実装し、数値的な性能データを収集することで、最先端分解アルゴリズムのトレードオフを分析する。 これは、単一のプラットフォーム内での現在の最先端分解手法の実装と解析の両方を行う最初の研究である。 そこで本研究では,コンパイル時間最小化に最適化された2つのコンパイルプロファイルと,量子実行時間最小化のための2つのコンパイルプロファイルを提案する。 我々の結果は量子コンパイラ開発者と量子プログラマの両方に貴重な洞察を与え、ゲート分解戦略とその全体的なパフォーマンスへの影響に関する情報決定を支援する。

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