論文の概要: Routing-Aware Placement for Zoned Neutral Atom-based Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.22715v1
- Date: Wed, 28 May 2025 18:00:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-30 18:14:07.453073
- Title: Routing-Aware Placement for Zoned Neutral Atom-based Quantum Computing
- Title（参考訳）: ゾーンニュートラル原子ベースの量子コンピューティングのためのルーティングアウェア配置
- Authors: Yannick Stade, Wan-Hsuan Lin, Jason Cong, Robert Wille,
- Abstract要約: ゾーン型中性原子アーキテクチャのためのルーティング対応配置法を提案する。
互換性のある動作を並列な再配置ステップにグループ化して、再配置ステップと走行距離を最小化する。
A*アルゴリズムを用いた実装は、再配置時間を平均で17%、ベストケースで49%削減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.183465266437631
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing promises to solve previously intractable problems, with neutral atoms emerging as a promising technology. Zoned neutral atom architectures allow for immense parallelism and higher coherence times by shielding idling atoms from interference with laser beams. However, in addition to hardware, successful quantum computation requires sophisticated software support, particularly compilers that optimize quantum algorithms for hardware execution. In the compilation flow for zoned neutral atom architectures, the effective interplay of the placement and routing stages decides the overhead caused by rearranging the atoms during the quantum computation. Sub-optimal placements can lead to unnecessary serialization of the rearrangements in the subsequent routing stage. Despite this, all existing compilers treat placement and routing independently thus far - focusing solely on minimizing travel distances. This work introduces the first routing-aware placement method to address this shortcoming. It groups compatible movements into parallel rearrangement steps to minimize both rearrangement steps and travel distances. The implementation utilizing the A* algorithm reduces the rearrangement time by 17% on average and by 49% in the best case compared to the state-of-the-art. The complete code is publicly available in open-source as part of the Munich Quantum Toolkit (MQT) at https://github.com/munich-quantum-toolkit/qmap.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、将来有望な技術として中性原子が出現する、これまで難解だった問題を解決することを約束する。
ゾーン化された中性原子アーキテクチャは、レーザービームとの干渉からアイドリング原子を遮蔽することにより、大きな並列性とコヒーレンス時間を高めることができる。
しかし、ハードウェアに加えて、成功した量子計算には高度なソフトウェアサポート、特にハードウェア実行のために量子アルゴリズムを最適化するコンパイラが必要である。
ゾーン型中性原子アーキテクチャのコンパイルフローにおいて、配置とルーティング段階の効果的な相互作用は、量子計算中に原子を再配置することによるオーバーヘッドを決定する。
準最適配置は、その後のルーティング段階における再配置の不要なシリアライズにつながる可能性がある。
それにもかかわらず、既存のコンパイラはすべて、これまでとは独立して配置とルーティングを扱っており、移動距離の最小化に重点を置いている。
この欠点に対処する最初のルーティング対応配置手法を紹介する。
互換性のある動作を並列な再配置ステップにグループ化して、再配置ステップと走行距離を最小化する。
A*アルゴリズムを用いた実装により、再配置時間は平均で17%、最先端と比較して49%削減される。
完全なコードは、 https://github.com/munich-quantum-toolkit/qmapでミュンヘン量子ツールキット(MQT)の一部として、オープンソースで公開されている。
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