Recent quantum technologies and quantum error-correcting codes emphasize the requirement for arranging interacting qubits in a nearest-neighbor (NN) configuration while mapping a quantum circuit onto a given hardware device, in order to avoid undesirable noise. It is equally important to minimize the wastage of qubits in a quantum hardware device with m qubits while running circuits of n qubits in total, with n < m. In order to prevent cross-talk between two circuits, a buffer distance between their layouts is needed. Furthermore, not all the qubits and all the two-qubit interactions are at the same noise-level. Scheduling multiple circuits on the same hardware may create a possibility that some circuits are executed on a noisier layout than the others. In this paper, we consider an optimization problem which schedules as many circuits as possible for execution in parallel on the hardware, while maintaining a pre-defined layout quality for each. An integer linear programming formulation to ensure maximum fidelity while preserving the nearest neighbor arrangement among interacting qubits is presented. Our assertion is supported by comprehensive investigations involving various well-known quantum circuit benchmarks. As this scheduling problem is shown to be NP Hard, we also propose a greedy heuristic method which provides 2x and 3x better utilization for 27-qubit and 127-qubit hardware devices respectively in terms of qubits and time.


翻译:近期量子技术与量子纠错码强调,在将量子电路映射到给定硬件设备时,需将相互作用的量子比特排列为最近邻配置,以避免不必要的噪声。同时,在总量子比特数 n < m 的 m 比特量子硬件设备上运行电路时,最小化量子比特的浪费同样至关重要。为防止两个电路间的串扰,其布局之间需要设置缓冲距离。此外,并非所有量子比特及双量子比特相互作用均处于相同噪声水平。在同一硬件上调度多个电路可能导致部分电路在噪声更大的布局上执行。本文研究一个优化问题:在保证每个电路满足预设布局质量的前提下,调度尽可能多的电路在硬件上并行执行。我们提出了一种整数线性规划模型,以确保在保持相互作用量子比特间最近邻排列的同时实现最大保真度。通过对多种知名量子电路基准测试的全面实验验证了我们的主张。由于该调度问题被证明是 NP 难问题,我们还提出了一种贪心启发式方法,该方法在 27 量子比特和 127 量子比特硬件设备上,分别实现了量子比特利用率与时间效率 2 倍和 3 倍的提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

IFIP TC13 Conference on Human-Computer Interaction是人机交互领域的研究者和实践者展示其工作的重要平台。多年来,这些会议吸引了来自几个国家和文化的研究人员。官网链接:http://interact2019.org/
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
69+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
Augmentation for small object detection
Arxiv
13+阅读 · 2019年2月19日
VIP会员
最新内容
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:14
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天5:59
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:51
《提升生成模型的安全性与保障》博士论文
专知会员服务
0+阅读 · 今天5:47
美国当前高超音速导弹发展概述
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
无人机蜂群建模与仿真方法
专知会员服务
10+阅读 · 4月19日
澳大利亚发布《国防战略(2026年)》
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
全球高超音速武器最新发展趋势
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员