論文の概要: Q-Sylvan: A Parallel Decision Diagram Package for Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.00514v1
- Date: Fri, 01 Aug 2025 10:48:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-04 18:08:53.838789
- Title: Q-Sylvan: A Parallel Decision Diagram Package for Quantum Computing
- Title（参考訳）: Q-Sylvan:量子コンピューティングのための並列決定ダイアグラムパッケージ
- Authors: Sebastiaan Brand, Alfons Laarman,
- Abstract要約: 並列エッジ値DDの効率的な実装を提案する。
我々はこれらのDDを用いて量子回路のシミュレーションと等価チェックという2つのユースケースを実装している。
我々のツールであるQ-Sylvanは、大規模インスタンス上での最先端の量子DDツールMQT DDSIMと競合するシングルコア性能を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As physical realizations of quantum computers move closer towards practical applications, the need for tools to analyze and verify quantum algorithms grows. Among the algorithms and data structures used to tackle such problems, decision diagrams (DDs) have shown much success. However, an obstacle with DDs is their efficient parallelization, and while parallel speedups have been obtained for DDs used in classical applications, attempts to parallelize operations for quantum-specific DDs have yielded only limited success. In this work, we present an efficient implementation of parallel edge-valued DDs, which makes use of fine-grained task parallelism and lock-free hash tables. Additionally, we use these DDs to implement two use cases: simulation and equivalence checking of quantum circuits. In our empirical evaluation we find that our tool, Q-Sylvan, shows a single-core performance that is competitive with the state-of-the-art quantum DD tool MQT DDSIM on large instances, and moreover achieves parallel speedups of up to x18 on 64 cores.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの物理的実現が実用化に向けて近づくにつれ、量子アルゴリズムを分析し検証するツールの必要性が高まっている。
このような問題に対処するために使用されるアルゴリズムやデータ構造の中で、決定図(DD)は大きな成功を収めている。
しかし、DDの障害は、その効率的な並列化であり、古典的な応用で使われているDDに対して並列スピードアップが得られている一方で、量子固有DDの演算を並列化しようとする試みは、限られた成功しか得られていない。
本研究では,細粒度タスク並列処理とロックフリーハッシュテーブルを利用する並列エッジ値DDの効率的な実装を提案する。
さらに、これらのDDを用いて量子回路のシミュレーションと等価チェックという2つのユースケースを実装している。
実験的な評価では、我々のツールであるQ-Sylvanは、最先端の量子DDツールMQT DDSIMと競合するシングルコアのパフォーマンスを示し、さらに64コアで最大x18の並列高速化を実現している。
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