論文の概要: AEQUAM: Accelerating Quantum Algorithm Validation through FPGA-Based Emulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.01029v1
• Date: Sun, 01 Jun 2025 14:17:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 01:42:09.246637
• Title: AEQUAM: Accelerating Quantum Algorithm Validation through FPGA-Based Emulation
• Title（参考訳）: AEQUAM:FPGAによるエミュレーションによる量子アルゴリズム検証の高速化
• Authors: Lorenzo Lagostina, Deborah Volpe, Maurizio Zamboni, Giovanna Turvani,
• Abstract要約: AEQUAMは、より高速でアクセスしやすい量子回路検証を可能にするツールチェーンである。 OpenQASM 2.0をRISCライクな命令に変換するコンパイラと、数値表現とシミュレート回路を選択するCythonソフトウェアモデルと、FPGAベースのハードウェアエミュレータ用のRTL記述を生成するVHDLジェネレータで構成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.46873264197900916
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This work presents AEQUAM (Area Efficient QUAntum eMulation), a toolchain that enables faster and more accessible quantum circuit verification. It consists of a compiler that translates OpenQASM 2.0 into RISC-like instructions, Cython software models for selecting number representations and simulating circuits, and a VHDL generator that produces RTL descriptions for FPGA-based hardware emulators. The architecture leverages a SIMD approach to parallelize computation and reduces complexity by exploiting the sparsity of quantum gate matrices. The VHDL generator allows customization of the number of emulated qubits and parallelization levels to meet user requirements. Synthesized on an Altera Cyclone 10LP FPGA with a 20-bit fixed-point representation and nearest-type approximation, the architecture demonstrates better scalability than other state-of-the-art emulators. Specifically, the emulator has been validated by exploiting the well consolidated benchmark of mqt bench framework.
• Abstract（参考訳）: AEQUAM(Area Efficient QUAntum eMulation)は、より高速でアクセスしやすい量子回路の検証を可能にするツールチェーンである。 OpenQASM 2.0をRISCライクな命令に変換するコンパイラと、数値表現とシミュレート回路を選択するCythonソフトウェアモデルと、FPGAベースのハードウェアエミュレータ用のRTL記述を生成するVHDLジェネレータで構成される。 このアーキテクチャはSIMDアプローチを利用して計算を並列化し、量子ゲート行列の空間性を利用して複雑性を低減する。 VHDLジェネレータは、エミュレートされたキュービットの数と並列化レベルをカスタマイズして、ユーザの要求を満たすことができる。 Altera Cyclone 10LP FPGAに20ビットの固定点表現と近接型近似で合成されたアーキテクチャは、他の最先端エミュレータよりも優れたスケーラビリティを示す。 具体的には、mqtベンチフレームワークのよく統合されたベンチマークを利用してエミュレータを検証する。

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