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現在の量子コンピュータの設計空間は広大であり、明白な勝利解はない。このため、実務家には明確な疑問が残る：「アルゴリズムを実行するための最適なシステム構成は何か？本論文では、アルゴリズムとハードウェア設計の選択の指針として、NISQシステム全体のハードウェア設計トレードオフを探索する。この評価は、アルゴリズムのワークロードと、ゲート表現力、忠実度、クロストークなどのアーキテクチャの特徴を捉えたアルゴリズム忠実度モデルによって行われる。また、ゲート設計と選択の基準は、平均的な忠実度の最大化から、アルゴリズム構造に関するゲートの表現力を考慮した、より包括的なアプローチへと拡張されるべきであると主張する。我々は、ネイティブのもつれゲート（CNOT、ECR、CZ、ZZ、XX、Sycamore、$sqrt{text{iSWAP}}$）、提案ゲート（B Gate、$sqrt[4]{text{CNOT}}$、$sqrt[8]{text{CNOT}}$）、パラメータ化ゲート（FSim、XY）を検討する。我々の手法は、カスタム合成駆動回路コンパイルワークフローによって駆動され、与えられたシステム構成に対して最小限の回路表現を生成することができる。ハードウェアプラットフォームに対するアルゴリズムの適合性を評価する手法を提供することで、この研究は量子コンピューティングにおけるハードウェアとソフトウェアの協調設計の重要性を強調している。
http://arxiv.org/abs/2403.00132v1 (ar5iv, pdf)
Justin Kalloor, Mathias Weiden, Ed Younis, John Kubiatowicz, Bert De Jong, Costin Iancu
2024/02/29
Summary (DeepL訳)
現在の量子コンピュータの設計空間は広大であり、明白な勝利解はない。このため、実務家には明確な疑問が残る：「アルゴリズムを実行するための最適なシステム構成は何か？本論文では、アルゴリズムとハードウェア設計の選択の指針として、NISQシステム全体のハードウェア設計トレードオフを探索する。この評価は、アルゴリズムのワークロードと、ゲート表現力、忠実度、クロストークなどのアーキテクチャの特徴を捉えたアルゴリズム忠実度モデルによって行われる。また、ゲート設計と選択の基準は、平均的な忠実度の最大化から、アルゴリズム構造に関するゲートの表現力を考慮した、より包括的なアプローチへと拡張されるべきであると主張する。我々は、ネイティブのもつれゲート（CNOT、ECR、CZ、ZZ、XX、Sycamore、$sqrt{text{iSWAP}}$）、提案ゲート（B Gate、$sqrt[4]{text{CNOT}}$、$sqrt[8]{text{CNOT}}$）、パラメータ化ゲート（FSim、XY）を検討する。我々の手法は、カスタム合成駆動回路コンパイルワークフローによって駆動され、与えられたシステム構成に対して最小限の回路表現を生成することができる。ハードウェアプラットフォームに対するアルゴリズムの適合性を評価する手法を提供することで、この研究は量子コンピューティングにおけるハードウェアとソフトウェアの協調設計の重要性を強調している。
Links
http://arxiv.org/abs/2403.00132v1 (ar5iv, pdf)
Authors
Justin Kalloor, Mathias Weiden, Ed Younis, John Kubiatowicz, Bert De Jong, Costin Iancu
Published
2024/02/29