論文の概要: Dynamic Hypergraph Partitioning of Quantum Circuits with Hybrid Execution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.09963v1
- Date: Wed, 11 Jun 2025 17:41:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-13 06:35:03.173537
- Title: Dynamic Hypergraph Partitioning of Quantum Circuits with Hybrid Execution
- Title（参考訳）: ハイブリッド実行による量子回路の動的ハイパーグラフ分割
- Authors: Shane Sweeney, Krishnendu Guha,
- Abstract要約: NISQデバイスは量子ビット数が非常に制限されており、計算中にノイズに悩まされている。
本稿では,NISQデバイス固有の問題を克服するために,量子回路分割の活用に焦点をあてる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum algorithms offer an exponential speedup over classical algorithms for a range of computational problems. The fundamental mechanisms underlying quantum computation required the development and construction of quantum computers. These devices are referred to as NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) devices. Not only are NISQ devices extremely limited in their qubit count but they also suffer from noise during computation and this problem only gets worse as the size of the circuit increases which limits the practical use of quantum computers for modern day applications. This paper will focus on utilizing quantum circuit partitioning to overcome the inherent issues of NISQ devices. Partitioning a quantum circuit into smaller subcircuits has allowed for the execution of quantum circuits that are too large to fit on one quantum device. There have been many previous approaches to quantum circuit partitioning and each of these approaches differ in how they work with some focusing on hardware-aware partitioning, optimal graph-based partitioning, multi-processor architectures and many more. These approaches achieve success in their objective but they often fail to scale well which impacts cost and noise. The ultimate goal of this paper is to mitigate these issues by minimizing 3 important metrics; noise, time and cost. To achieve this we use dynamic partitioning for practical circuit cutting and we take advantage of the benefits of hybrid execution where classical computation will be used alongside quantum hardware. This approach has proved to be beneficial with respect to noise with classical execution enabling a 42.30% reduction in noise and a 40% reduction in the number of qubits required in cases where a mixture of classical and quantum computation were required.
- Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムは、様々な計算問題に対する古典的アルゴリズムよりも指数関数的なスピードアップを提供する。
量子計算の基礎となる基本的なメカニズムは、量子コンピュータの開発と構築を必要とした。
これらのデバイスは、NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) デバイスと呼ばれる。
NISQデバイスは、量子ビット数が非常に制限されているだけでなく、計算中にノイズに悩まされ、回路のサイズが大きくなると、現代の用途における量子コンピュータの実用的使用が制限されるため、この問題は悪化する。
本稿では,NISQデバイス固有の問題を克服するために,量子回路分割の活用に焦点をあてる。
量子回路を小さなサブ回路に分割することで、1つの量子デバイスに適合するには大きすぎる量子回路の実行が可能になった。
量子回路のパーティショニングには以前から多くのアプローチがあり、ハードウェアを意識したパーティショニング、最適グラフベースのパーティショニング、マルチプロセッサアーキテクチャなど、さまざまなアプローチがある。
これらのアプローチは目標達成に成功しますが、コストやノイズに影響を及ぼすようなスケールアップに失敗することが多いのです。
本稿の最終的な目標は、ノイズ、時間、コストの3つの重要な指標を最小化することで、これらの問題を緩和することである。
これを実現するために、我々は動的パーティショニングを実用的な回路切断に利用し、古典的な計算を量子ハードウェアと併用するハイブリッド実行の利点を生かしている。
このアプローチは、古典的な実行を伴うノイズに対して、42.30%のノイズの低減と、古典的な計算と量子計算の混合を必要とする場合に必要な量子ビット数の40%の削減を可能にすることで有益であることが証明されている。
関連論文リスト
- Circuit Folding: Modular and Qubit-Level Workload Management in Quantum-Classical Systems [5.6744988702710835]
回路編み込み(Circuit knitting)は、量子回路から計算負荷の一部をオフロードする技法である。
本稿では,量子回路内の繰り返し構造を識別・活用する新しいグラフベースシステムであるCiFoldを提案する。
我々のシステムは様々な量子アルゴリズムで広く評価されており、最大で799.2%の量子リソース使用量の削減を実現している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-24T23:34:17Z) - Unlocking Quantum Optimization: A Use Case Study on NISQ Systems [0.0]
本稿では、電気自動車の充電スケジュールを最適化する分野における産業関連ユースケースと、トラック走行経路の最適化に関するユースケースについて考察する。
我々の中心的なコントリビューションは、IBMのゲートベース量子コンピュータの異なるプロセッサとD-Waveの量子アニール上で実行されるこれらのユースケースから導かれる系統的な一連の例である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-10T17:08:07Z) - A Quantum-Classical Collaborative Training Architecture Based on Quantum
State Fidelity [50.387179833629254]
我々は,コ・テンク (co-TenQu) と呼ばれる古典量子アーキテクチャを導入する。
Co-TenQuは古典的なディープニューラルネットワークを41.72%まで向上させる。
他の量子ベースの手法よりも1.9倍も優れており、70.59%少ない量子ビットを使用しながら、同様の精度を達成している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-23T14:09:41Z) - A multiple-circuit approach to quantum resource reduction with application to the quantum lattice Boltzmann method [39.671915199737846]
量子格子ボルツマン法(QLBM)における非圧縮性ナビエ-ストークス方程式の多重回路アルゴリズムを提案する。
提案法は2次元蓋駆動キャビティフローに対して検証および実証を行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-20T15:32:01Z) - QuantumSEA: In-Time Sparse Exploration for Noise Adaptive Quantum
Circuits [82.50620782471485]
QuantumSEAはノイズ適応型量子回路のインタイムスパース探索である。
1)トレーニング中の暗黙の回路容量と(2)雑音の頑健さの2つの主要な目標を達成することを目的としている。
提案手法は, 量子ゲート数の半減と回路実行の2倍の時間節約で, 最先端の計算結果を確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-10T22:33:00Z) - Optimal Partitioning of Quantum Circuits using Gate Cuts and Wire Cuts [1.0507729375838437]
量子ビット数の制限、高いエラー率、限られた量子ビット接続は、効率的な短期量子計算の大きな課題である。
量子回路分割は、量子計算を小さな量子(サブ)回路と古典的な後処理ステップを含む一連の計算に分割する。
量子回路編み込みの最近の進歩に基づく最適分割法を開発した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-18T13:59:55Z) - Limitations of Noisy Quantum Devices in Computational and Entangling
Power [5.178527492542246]
回路深さが$O(log n)$以上のノイズ量子デバイスは、いかなる量子アルゴリズムにも利点がないことを示す。
また、ノイズ量子デバイスが1次元および2次元の量子ビット接続の下で生成できる最大エンタングルメントについても検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-05T12:29:55Z) - Scalable noisy quantum circuits for biased-noise qubits [37.69303106863453]
安定猫量子ビットの既存システムに動機づけられたビットフリップ誤差のみに影響されるバイアスノイズ量子ビットを考察する。
現実的なノイズモデルでは、位相フリップは無視できないが、Pauli-Twirling近似では、ベンチマークが最大106ドルのゲートを含む回路の正しさを確認できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-03T11:27:50Z) - Investigating the effect of circuit cutting in QAOA for the MaxCut
problem on NISQ devices [36.32934805738396]
ノイズ中間スケール量子(NISQ)デバイスは、量子ビット数の制限と短いデコヒーレンス時間によって制限される。
量子回路切断は、大きな量子回路の実行を複数の小さな量子回路の実行に分解する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-03T15:02:28Z) - Iterative Qubits Management for Quantum Index Searching in a Hybrid
System [56.39703478198019]
IQuCSは、量子古典ハイブリッドシステムにおけるインデックス検索とカウントを目的としている。
我々はQiskitでIQuCSを実装し、集中的な実験を行う。
その結果、量子ビットの消費を最大66.2%削減できることが示されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-22T21:54:28Z)
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。