Aktiverer multiprogrammeringsmekanisme for kvanteberegning i NISQ-æraen

Publisert av Platon

Følgere: 0

Aktivering av multiprogrammeringsmekanisme for kvanteberegning i NISQ-epoken PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

¹LIRMM, Universitetet i Montpellier, 34095 Montpellier, Frankrike
²LIRMM, Universitetet i Montpellier, 34095 Montpellier, CNRS, Frankrike
³Eindhoven University of Technology, 5612 AE, Eindhoven, Nederland

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

NISQ-enheter har flere fysiske begrensninger og uunngåelige støyende kvanteoperasjoner, og bare små kretser kan utføres på en kvantemaskin for å få pålitelige resultater. Dette fører til problemet med underutnyttelse av kvantemaskinvare. Her adresserer vi dette problemet og forbedrer kvantemaskinvaregjennomstrømningen ved å foreslå en Quantum Multi-programming Compiler (QuMC) for å utføre flere kvantekretser på kvantemaskinvare samtidig. Denne tilnærmingen kan også redusere den totale kjøretiden til kretser. Vi introduserer først en parallellisme-manager for å velge et passende antall kretser som skal utføres samtidig. For det andre presenterer vi to forskjellige qubit-partisjoneringsalgoritmer for å allokere pålitelige partisjoner til flere kretser - en grådig og en heuristikk. For det tredje bruker vi Simultaneous Randomized Benchmarking-protokollen for å karakterisere crosstalk-egenskapene og vurdere dem i qubit-partisjonsprosessen for å unngå crosstalk-effekten under samtidige kjøringer. Til slutt forbedrer vi kartleggingsovergangsalgoritmen for å gjøre kretser kjørbare på maskinvare ved å bruke et redusert antall innsatte porter. Vi demonstrerer ytelsen til vår QuMC-tilnærming ved å utføre kretser av forskjellige størrelser på IBM kvantemaskinvare samtidig. Vi undersøker også denne metoden på VQE-algoritmen for å redusere dens overhead.

► BibTeX-data

@artikkel{Niu2023enablingmulti, doi = {10.22331/q-2023-02-16-925}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-02-16-925}, tittel = {Enabling { M}multi-programmering {M}-mekanisme for {Q}uantum {C}beregning i {NISQ} {E}ra}, forfatter = {Niu, Siyuan og Todri-Sanial, Aida}, journal = {{Quantum}} , issn = {2521-327X}, utgiver = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volum = {7}, sider = {925}, måned = feb, år = {2023} }

► Referanser

[1] Abdullah Ash-Saki, Mahabubul Alam og Swaroop Ghosh. Analyse av krysstale i nisq-enheter og sikkerhetsimplikasjoner i multiprogrammeringsregime. I Proceedings of ACM/IEEE International Symposium on Low Power Electronics and Design, side 25–30, 2020a. https:///doi.org/10.1145/3370748.3406570.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3370748.3406570

[2] Abdullah Ash-Saki, Mahabubul Alam og Swaroop Ghosh. Eksperimentell karakterisering, modellering og analyse av krysstale i en kvantedatamaskin. IEEE Transactions on Quantum Engineering, 2020b. https:///doi.org/10.1109/TQE.2020.3023338.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2020.3023338

[3] Radoslaw C Bialczak, Markus Ansmann, Max Hofheinz, Erik Lucero, Matthew Neeley, AD O'Connell, Daniel Sank, Haohua Wang, James Wenner, Matthias Steffen, et al. Kvanteprosesstomografi av en universell sammenfiltringsport implementert med josephson-fase-qubits. Nature Physics, 6 (6): 409–413, 2010. https:///doi.org/10.1038/nphys1639.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1639

[4] Carlos Bravo-Prieto, Ryan LaRose, Marco Cerezo, Yigit Subasi, Lukasz Cincio og Patrick Coles. Variasjonell kvantelineær løser: En hybridalgoritme for lineære systemer. Bulletin of the American Physical Society, 65, 2020.
arxiv: 1909.05820

[5] A Robert Calderbank og Peter W Shor. Gode kvantefeilkorrigerende koder finnes. Physical Review A, 54 (2): 1098, 1996. https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.1098.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.1098

[6] Marco Cerezo, Andrew Arrasmith, Ryan Babbush, Simon C Benjamin, Suguru Endo, Keisuke Fujii, Jarrod R McClean, Kosuke Mitarai, Xiao Yuan, Lukasz Cincio, et al. Varierende kvantealgoritmer. Nature Reviews Physics, 3 (9): 625–644, 2021. https:///doi.org/10.1038/s42254-021-00348-9.
https://doi.org/10.1038/s42254-021-00348-9

[7] Ophelia Crawford, Barnaby van Straaten, Daochen Wang, Thomas Parks, Earl Campbell og Stephen Brierley. Effektiv kvantemåling av pauli-operatører i nærvær av endelig prøvetakingsfeil. Quantum, 5: 385, 2021. https:///doi.org/10.22331/q-2021-01-20-385.
https://doi.org/10.22331/q-2021-01-20-385

[8] Andrew W Cross, Lev S Bishop, John A Smolin og Jay M Gambetta. Åpne kvantesamlingsspråk. arXiv preprint arXiv: 1707.03429, 2017.
arxiv: 1707.03429

[9] Andrew W Cross, Lev S Bishop, Sarah Sheldon, Paul D Nation og Jay M Gambetta. Validering av kvantedatamaskiner ved hjelp av randomiserte modellkretser. Physical Review A, 100 (3): 032328, 2019. https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.032328.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.032328

[10] Poulami Das, Swamit S Tannu, Prashant J Nair og Moinuddin Qureshi. Et etui for multiprogrammering av kvantedatamaskiner. I Proceedings of the 52nd Annual IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture, side 291–303, 2019. https:///doi.org/10.1145/3352460.3358287.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3352460.3358287

[11] Eugene F Dumitrescu, Alex J McCaskey, Gaute Hagen, Gustav R Jansen, Titus D Morris, T Papenbrock, Raphael C Pooser, David Jarvis Dean og Pavel Lougovski. Skykvanteberegning av en atomkjerne. Physical review letters, 120 (21): 210501, 2018. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.210501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.210501

[12] Alexander Erhard, Joel J Wallman, Lukas Postler, Michael Meth, Roman Stricker, Esteban A Martinez, Philipp Schindler, Thomas Monz, Joseph Emerson og Rainer Blatt. Karakteriserer kvantedatamaskiner i stor skala via syklusbenchmarking. Nature communications, 10 (1): 1–7, 2019. https:///doi.org/10.1038/s41467-019-13068-7.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13068-7

[13] Héctor Abraham et al. Qiskit: Et åpen kildekode-rammeverk for kvanteberegning. https:///qiskit.org/, 2019.
https: / / qiskit.org/

[14] Jay M Gambetta, AD Córcoles, Seth T Merkel, Blake R Johnson, John A Smolin, Jerry M Chow, Colm A Ryan, Chad Rigetti, S Poletto, Thomas A Ohki, et al. Karakterisering av adresserbarhet ved samtidig randomisert benchmarking. Physical review letters, 109 (24): 240504, 2012. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.240504.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.240504

[15] Pranav Gokhale, Olivia Angiuli, Yongshan Ding, Kaiwen Gui, Teague Tomesh, Martin Suchara, Margaret Martonosi og Frederic T Chong. Optimalisering av samtidig måling for variasjonelle kvante-egenløserapplikasjoner. I 2020 IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering (QCE), side 379–390. IEEE, 2020. https:///doi.org/10.1109/QCE49297.2020.00054.
https: / / doi.org/ 10.1109 / QCE49297.2020.00054

[16] Gian Giacomo Guerreschi og Jongsoo Park. To-trinns tilnærming til planlegging av kvantekretser. Quantum Science and Technology, 3 (4): 045003, 2018. https:///doi.org/10.1088/2058-9565/aacf0b.
https:///doi.org/10.1088/2058-9565/aacf0b

[17] Vojtěch Havlíček, Antonio D Córcoles, Kristan Temme, Aram W Harrow, Abhinav Kandala, Jerry M Chow og Jay M Gambetta. Overvåket læring med kvanteforbedrede funksjonsrom. Nature, 567 (7747): 209–212, 2019. https:///doi.org/10.1038/s41586-019-0980-2.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-0980-2

[18] Toshinari Itoko, Rudy Raymond, Takashi Imamichi og Atsushi Matsuo. Optimalisering av kvantekretskartlegging ved bruk av porttransformasjon og kommutering. Integration, 70: 43–50, 2020. 10.1016/j.vlsi.2019.10.004.
https:///doi.org/10.1016/j.vlsi.2019.10.004

[19] Abhinav Kandala, Antonio Mezzacapo, Kristan Temme, Maika Takita, Markus Brink, Jerry M Chow og Jay M Gambetta. Maskinvareeffektiv variasjonskvanteegenløser for små molekyler og kvantemagneter. Nature, 549 (7671): 242–246, 2017. https:///doi.org/10.1038/nature23879.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23879

[20] Iordanis Kerenidis og Anupam Prakash. Kvantegradientnedstigning for lineære systemer og minste kvadrater. Physical Review A, 101 (2): 022316, 2020. 10.1103/PhysRevA.101.022316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.022316

[21] Benjamin P Lanyon, James D Whitfield, Geoff G Gillett, Michael E Goggin, Marcelo P Almeida, Ivan Kassal, Jacob D Biamonte, Masoud Mohseni, Ben J Powell, Marco Barbieri, et al. Mot kvantekjemi på en kvantedatamaskin. Nature chemistry, 2 (2): 106–111, 2010. https:///doi.org/10.1038/nchem.483.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nchem.483

[22] Gushu Li, Yufei Ding og Yuan Xie. Takler qubit-kartleggingsproblemet for kvanteenheter fra nisq-tiden. I Proceedings of the Twenty-Fourth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, side 1001–1014, 2019. 10.1145/3297858.3304023.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3297858.3304023

[23] Lei Liu og Xinglei Dou. Qucloud: En ny qubit-kartleggingsmekanisme for multiprogrammering av kvantedatabehandling i skymiljø. I 2021 IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture (HPCA), side 167–178. IEEE, 2021. https:///doi.org/10.1109/HPCA51647.2021.00024.
https:///doi.org/10.1109/HPCA51647.2021.00024

[24] Pranav Mundada, Gengyan Zhang, Thomas Hazard og Andrew Houck. Undertrykkelse av qubit crosstalk i en avstembar koblingssuperledende krets. Physical Review Applied, 12 (5): 054023, 2019. https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.12.054023.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.12.054023

[25] Prakash Murali, Jonathan M Baker, Ali Javadi-Abhari, Frederic T Chong og Margaret Martonosi. Støytilpassede kompilatorkartlegginger for støyende kvantedatamaskiner i middels skala. I Proceedings of the Twenty-Fourth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, side 1015–1029, 2019. 10.1145/3297858.3304075.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3297858.3304075

[26] Prakash Murali, David C McKay, Margaret Martonosi og Ali Javadi-Abhari. Programvaredemping av krysstale på støyende mellomskala kvantedatamaskiner. I Proceedings of the Twenty-Fifth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, side 1001–1016, 2020. https:///doi.org/10.1145/3373376.3378477.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3373376.3378477

[27] Siyuan Niu og Aida Todri-Sanial. Analyserer krysstalefeil i nisq-tiden. I 2021 IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI), side 428–430, 2021. https:///doi.org/10.1109/ISVLSI51109.2021.00084.
https:///doi.org/10.1109/ISVLSI51109.2021.00084

[28] Siyuan Niu, Adrien Suau, Gabriel Staffelbach og Aida Todri-Sanial. En maskinvarebevisst heuristikk for qubit-kartleggingsproblemet i nisq-tiden. IEEE Transactions on Quantum Engineering, 1: 1–14, 2020. 10.1109/TQE.2020.3026544.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2020.3026544

[29] Yasuhiro Ohkura, Takahiko Satoh og Rodney Van Meter. Samtidig utførelse av kvantekretser på nåværende og nær fremtidig nisq-systemer. arXiv preprint arXiv:2112.07091 https:///doi.org/10.1109/TQE.2022.3164716, 2021.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2022.3164716
arxiv: 2112.07091

[30] Elijah Pelofske, Georg Hahn og Hristo N Djidjev. Parallell kvanteutglødning. Scientific Reports, 12 (1): 1–11, 2022. https:///doi.org/10.1038/s41598-022-08394-8.
https://doi.org/10.1038/s41598-022-08394-8

[31] Alberto Peruzzo, Jarrod McClean, Peter Shadbolt, Man-Hong Yung, Xiao-Qi Zhou, Peter J Love, Alán Aspuru-Guzik og Jeremy L O'brien. En variasjonsegenverdiløser på en fotonisk kvanteprosessor. Nature communications, 5: 4213, 2014. https://doi.org/10.1038/ncomms5213 (2014).
https:///doi.org/10.1038/ncomms5213%20(2014)

[32] John Preskill. Quantum Computing i NISQ-tiden og utover. Quantum, 2: 79, august 2018. ISSN 2521-327X. 10.22331 / q-2018-08-06-79.
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79

[33] Timothy J Proctor, Arnaud Carignan-Dugas, Kenneth Rudinger, Erik Nielsen, Robin Blume-Kohout og Kevin Young. Direkte randomisert benchmarking for multiqubit-enheter. Physical review letters, 123 (3): 030503, 2019. https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.030503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.030503

[34] Salonik Resch, Anthony Gutierrez, Joon Suk Huh, Srikant Bharadwaj, Yasuko Eckert, Gabriel Loh, Mark Oskin og Swamit Tannu. Akselererende variasjonskvantealgoritmer ved bruk av kretssamtidighet. arXiv forhåndstrykk arXiv:2109.01714, 2021.
arxiv: 2109.01714

[35] Mohan Sarovar, Timothy Proctor, Kenneth Rudinger, Kevin Young, Erik Nielsen og Robin Blume-Kohout. Oppdage krysstalefeil i kvanteinformasjonsprosessorer. Quantum, 4: 321, 2020. https:///doi.org/10.22331/q-2020-09-11-321.
https://doi.org/10.22331/q-2020-09-11-321

[36] Peter W. Shor. Polynom-tidsalgoritmer for primfaktorisering og diskrete logaritmer på en kvantecomputer. SIAM Journal on Computing, 26 (5): 1484–1509, 1997. 10.1137 / S0097539795293172.
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0097539795293172

[37] Bochen Tan og Jason Cong. Optimalitetsstudie av eksisterende kvantedatabehandlingslayoutsynteseverktøy. IEEE Transactions on Computers, 70 (9): 1363–1373, 2021. https:///doi.org/10.1109/TC.2020.3009140.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TC.2020.3009140

[38] Swamit S Tannu og Moinuddin K Qureshi. Ikke alle qubits er skapt like: en sak for variasjonsbevisste retningslinjer for kvantedatamaskiner fra nisq-tiden. I Proceedings of the Twenty-Fourth International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, side 987–999, 2019. https:///doi.org/10.1145/3297858.3304007.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3297858.3304007

[39] R. Wille, D. Große, L. Teuber, GW Dueck og R. Drechsler. RevLib: En nettbasert ressurs for reversible funksjoner og reversible kretser. I Int'l Symp. på Multi-Valued Logic, side 220–225, 2008. URL http://www.revlib.org.
http://www.revlib.org

[40] Robert Wille, Lukas Burgholzer og Alwin Zulehner. Kartlegging av kvantekretser til ibm qx-arkitekturer ved å bruke det minimale antallet swap- og h-operasjoner. I 2019 56. ACM/IEEE Design Automation Conference (DAC), side 1–6. IEEE, 2019. https:///doi.org/10.1145/3316781.3317859.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3316781.3317859

[41] Feng Zhang, Niladri Gomes, Noah F Berthusen, Peter P Orth, Cai-Zhuang Wang, Kai-Ming Ho og Yong-Xin Yao. Grunnkretsvariasjonskvanteegenløser basert på symmetri-inspirert hilbert-rompartisjonering for kvantekjemiske beregninger. Physical Review Research, 3 (1): 013039, 2021. https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.013039.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.013039

[42] Peng Zhao, Peng Xu, Dong Lan, Ji Chu, Xinsheng Tan, Haifeng Yu og Yang Yu. zz-interaksjon med høy kontrast ved bruk av superledende qubits med anharmonisitet med motsatt fortegn. Physical Review Letters, 125 (20): 200503, 2020. https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.200503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.200503

Sitert av

[1] Andrew Eddins, Mario Motta, Tanvi P. Gujarati, Sergey Bravyi, Antonio Mezzacapo, Charles Hadfield og Sarah Sheldon, "Doubling the Size of Quantum Simulators by Entanglement Forging", PRX Quantum 3 1, 010309 (2022).

[2] Siyuan Niu og Aida Todri-Sanial, "Effects of Dynamical Decoupling and Pulse-level Optimizations on IBM Quantum Computers", arxiv: 2204.01471, (2022).

[3] Lana Mineh og Ashley Montanaro, "akselerere den variasjonelle kvanteegenløseren ved bruk av parallellisme", arxiv: 2209.03796, (2022).

[4] Yasuhiro Ohkura, Takahiko Satoh og Rodney Van Meter, "Samtidig utførelse av kvantekretser på nåværende og nær fremtidig NISQ-systemer", arxiv: 2112.07091, (2021).

[5] Siyuan Niu og Aida Todri-Sanial, "Multi-programming Cross Platform Benchmarking for Quantum Computing Hardware", arxiv: 2206.03144, (2022).

[6] Siyuan Niu og Aida Todri-Sanial, "Hvordan parallell kretsutførelse kan være nyttig for NISQ-databehandling?", arxiv: 2112.00387, (2021).

[7] Gilchan Park, Kun Zhang, Kwangmin Yu og Vladimir Korepin, "Quantum multi-programming for Grovers search", Kvanteinformasjonsbehandling 22 1, 54 (2023).

[8] Elijah Pelofske, Georg Hahn og Hristo N. Djidjev, "Noise Dynamics of Quantum Annealers: Estimating the Effective Noise Using Idle Qubits", arxiv: 2209.05648, (2022).

[9] Evan E. Dobbs, Robert Basmadjian, Alexandru Paler og Joseph S. Friedman, "Fast Swapping in a Quantum Multiplier Modeled as a Queuing Network", arxiv: 2106.13998, (2021).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2023-02-17 00:11:37). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2023-02-17 00:11:35).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
kilde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-02-16-925/

Tidstempel: Februar 16, 2023

Tidstempel: November 28, 2023

Aktivering av multiprogrammeringsmekanisme for kvanteberegning i NISQ-æraen

Publisert av Platon

Abstrakt

► BibTeX-data

► Referanser

Sitert av

Mer fra Kvantejournal

Korrigering av ikke-uavhengige og ikke-identisk distribuerte feil med overflatekoder

Aksiomer for retrodiksjon: oppnå tidsreverseringssymmetri med en prior

Ufruktbare platåer i optimering av kvantetensornettverk

Entanglement-assistert Quantum Reed-Muller Tensor produktkoder

Optimalisering av variasjonelle kvantealgoritmer med qBang: Effektiv sammenveving av metrikk og momentum for å navigere i flate energilandskap

Inkompatibilitet av kvanteinstrumenter

Relative fakta om relasjonell kvantemekanikk er uforenlig med kvantemekanikk

Stabilitetseksperimenter: Den oversett dual av minneeksperimenter

Energimålinger forblir termometrisk optimale utover svak kobling

Om Oss

Vertikal søk og Ai

Plattform

Hold kontakten

Logg inn