Reqomp: Pladsbegrænset uberegning for kvantekredsløb

Reqomp: Pladsbegrænset uberegning for kvantekredsløb

Tidsstempel: 19. februar 2024 kl. 5:26
Reqomp: Space-strained Uncomputation for Quantum Circuits PlatoBlockchain Data Intelligence. Lodret søgning. Ai.

Anouk Paradis, Benjamin Bichsel og Martin Vechev

ETH Zürich, Schweiz

Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Kvantekredsløb skal køre på kvantecomputere med stramme grænser for qubit- og portantal. For at generere kredsløb, der respekterer begge grænser, er en lovende mulighed at udnytte $uncomputation$ til at bytte qubits for gates. Vi præsenterer Reqomp, en metode til automatisk at syntetisere korrekt og effektiv uncomputation af ancillae, samtidig med at hardware begrænsninger respekteres. For et givet kredsløb kan Reqomp tilbyde en bred vifte af afvejninger mellem stramt begrænsende qubit-antal eller gate-antal. Vores evaluering viser, at Reqomp markant kan reducere antallet af nødvendige ancilla qubits med op til 96 %. På 80 % af vores benchmarks kan de krævede ancilla-qubits reduceres med mindst 25 %, uden at der sker en stigning i portantal ud over 28 %.

► BibTeX-data

► Referencer

[1] Anouk Paradis, Benjamin Bichsel, Samuel Steffen og Martin Vechev. "Unqomp: syntetisering af uncomputation i kvantekredsløb". I forbindelse med den 42. ACM SIGPLAN internationale konference om programmeringssprogsdesign og -implementering. Side 222-236. Association for Computing Machinery, New York, NY, USA (2021).
https://​/​doi.org/​10.1145/​3453483.3454040

[2] Yongshan Ding, Xin-Chuan Wu, Adam Holmes, Ash Wiseth, Diana Franklin, Margaret Martonosi og Frederic T. Chong. "Square: Strategisk kvanteancilla genbrug til modulære kvanteprogrammer via omkostningseffektiv uncomputation". I 2020 ACM/​IEEE 47th Annual International Symposium on Computer Architecture (ISCA). Side 570–583. IEEE (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1109/​ISCA45697.2020.00054

[3] Benjamin Bichsel, Maximilian Baader, Timon Gehr og Martin Vechev. "Silq: Et kvantesprog på højt niveau med sikker uberegning og intuitiv semantik". I forbindelse med den 41. ACM SIGPLAN-konference om programmeringssprogsdesign og -implementering. Side 286–300. PLDI 2020New York, NY, USA (2020). Foreningen for Datamaskiner.
https://​/​doi.org/​10.1145/​3385412.3386007

[4] Robert Rand, Jennifer Paykin, Dong-Ho Lee og Steve Zdancewic. "ReQWIRE: ræsonnement om reversible kvantekredsløb". Electronic Proceedings in Theoretical Computer Science 287, 299–312 (2019).
https://​/​doi.org/​10.4204/​EPTCS.287.17

[5] Emanuel Knill. "En analyse af Bennetts småstensspil". Teknisk rapport arXiv:math/​9508218. arXiv (1995).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.math/​9508218
arXiv:math/9508218

[6] Siu Man Chan, Massimo Lauria, Jakob Nordstrom og Marc Vinyals. "Hårdhed af tilnærmelse i pspace og adskillelse resultater for pebble spil". I 2015 IEEE 56th Annual Symposium on Foundations of Computer Science. Side 466–485. (2015).
https://​/​doi.org/​10.1109/​focs.2015.36

[7] Alexander S. Green, Peter LeFanu Lumsdaine, Neil J. Ross, Peter Selinger og Benoît Valiron. "Quipper: Et skalerbart kvanteprogrammeringssprog". I forbindelse med den 34. ACM SIGPLAN-konference om programmeringssprogsdesign og -implementering. Side 333–342. PLDI '13New York, NY, USA (2013). Foreningen for Datamaskiner.
https://​/​doi.org/​10.1145/​2491956.2462177

[8] Alex Parent, Martin Roetteler og Krysta M. Svore. "Reversibel kredsløbskompilering med pladsbegrænsninger". Teknisk rapport arXiv:1510.00377. arXiv (2015).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1510.00377
arXiv: 1510.00377

[9] Alex Parent, Martin Roetteler og Krysta M. Svore. "REVS: Et værktøj til rumoptimeret reversibel kredsløbssyntese". I Iain Phillips og Hafizur Rahaman, redaktører, Reversible Computation. Side 90-101. Lecture Notes in Computer ScienceCham (2017). Springer International Publishing.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-59936-6_7

[10] Debjyoti Bhattacharjee, Mathias Soeken, Srijit Dutta, Anupam Chattopadhyay og Giovanni De Micheli. "Reversible Pebble Games til at reducere Qubits i hierarkisk kvantekredsløbssyntese". I 2019 IEEE 49th International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL). Side 102-107. (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1109/​ISMVL.2019.00026

[11] Giulia Meuli, Mathias Soeken, Martin Roetteler, Nikolaj Bjorner og Giovanni De Micheli. "Vendbart småstensspil til håndtering af kvantehukommelse". I 2019 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE). Side 288–291. IEEE (2019).
https:/​/​doi.org/​10.23919/​date.2019.8715092

[12] Charles H. Bennett. "Tid/rum-afvejninger for reversibel beregning". SIAM Journal on Computing 18, 766–776 (1989).
https://​/​doi.org/​10.1137/​0218053

[13] Krysta Svore, Alan Geller, Matthias Troyer, John Azariah, Christopher Granade, Bettina Heim, Vadym Kliuchnikov, Mariia Mykhailova, Andres Paz og Martin Roetteler. "Q#: Muliggør skalerbar kvanteberegning og udvikling med en dsl på højt niveau". In Proceedings of the Real World Domain Specific Languages ​​Workshop 2018. RWDSL2018New York, NY, USA (2018). Foreningen for Datamaskiner.
https://​/​doi.org/​10.1145/​3183895.3183901

[14] Matthew Amy, Martin Roetteler og Krysta M. Svore. "Verificeret kompilering af pladseffektive reversible kredsløb". I Rupak Majumdar og Viktor Kunčak, redaktører, Computer Aided Verification. Bind 10427, side 3–21. Springer International Publishing, Cham (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-63390-9_1

Citeret af

Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.

Tidsstempel:

Mere fra Quantum Journal