論文の概要: Quantum Circuit Partitioning For Effective Utilization of Quantum Resources
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.22664v1
- Date: Fri, 24 Apr 2026 15:41:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-27 15:36:26.524968
- Title: Quantum Circuit Partitioning For Effective Utilization of Quantum Resources
- Title（参考訳）: 量子資源の有効利用のための量子回路分割
- Authors: Connor Howe, Cristina Radian, Justin Woodring, Vardaan Sahgal, Brian J. McDermott,
- Abstract要約: 短期ハードウェアは高いエラー率、小さなキュービット数、比較的低い出力忠実さによって制約される。
回路分割(または回路切断)は、これらの制限を回避するための有望なアプローチとして現れている。
量子回路のパーティショニングに対する適合性は, 忠実度の向上, 分散実行の実現, より大きな回路サイズへのスケーリングの3つの観点から評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Near-term hardware is constrained by high error rates, small qubit counts, and relatively low output fidelity, making the execution of large, high performance quantum circuits difficult. Circuit partitioning (or circuit cutting) has emerged as a promising approach to circumvent these limitations by decomposing circuits into smaller subcircuits at two-qubit interaction points. However, it remains unclear which classes of circuits benefit the most from partitioning and under what hardware conditions it is most effective. In this work, we evaluate the suitability of quantum circuits for partitioning from three perspectives: improving fidelity, enabling distributed execution, and scaling to larger circuit sizes. Specifically, we compare uncut circuit execution against two circuit partitioning approaches: Qiskit's automatic cut finding technique and a custom performance optimized circuit cutting method. We also measure these across GHZ, QFT, brickwork, and random quantum circuits ranging from 4 to 14 qubits, using mean absolute error of expectation values and overall output fidelity. Our results show that partitioning benefits larger, highly interconnected circuits, with our custom method reducing error by up to 55\% and improve fidelity for GHZ circuits, but degrading performance for brickwork circuits at larger scales.
- Abstract（参考訳）: 短期ハードウェアは、高いエラー率、小さなキュービット数、比較的低い出力忠実さで制約されており、大規模で高性能な量子回路の実行は困難である。
回路分割(または回路切断)は、2量子相互作用点において回路を小さなサブ回路に分解することでこれらの制限を回避するための有望なアプローチとして現れている。
しかしながら、どの回路がパーティショニングの恩恵を最も受けるか、どのハードウェア条件で最も効果的かは定かではない。
本研究では, 量子回路のパーティショニングに対する適合性について, 忠実度の向上, 分散実行の実現, より大きな回路サイズへのスケーリングの3つの観点から評価する。
具体的には,Qiskitの自動切断法とカスタム性能最適化回路切断法という,2つの回路分割手法との比較を行った。
また、GHZ、QFT、ブリックワーク、および4から14キュービットのランダム量子回路にわたって、期待値の平均絶対誤差と全体の出力忠実度を用いて測定する。
提案手法は, GHZ回路の誤差を最大55倍に低減し, GHZ回路の忠実度を向上するが, ブロックワーク回路の性能は大規模に低下する。
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