Quantum Circuit Compiler for a Shuttling-Based Trapped-Ion Quantum Computer

要約

量子コンピューティング ハードウェアの機能が向上し、深層量子回路を実現するという課題には、量子回路をコンパイルするための完全に自動化された効率的なツールが必要です。
量子コンピュータ アーキテクチャに固有のネイティブ ゲートのシーケンスで任意の回路を表現するには、量子ハードウェア プロバイダの環境全体でアルゴリズムを移植できるようにする必要があります。
この研究では、シャトリングベースのトラップイオン量子プロセッサをターゲットとした量子回路を変換および最適化できるコンパイラを紹介します。
これは、量子回路フレームワーク Pytket 上に設定されたカスタム アルゴリズムで構成されます。
さまざまな量子回路のパフォーマンスを評価したところ、ゲート数を標準の Pytket と比較して最大 5.1 倍、標準の Qiskit コンパイルと比較して最大 2.2 倍削減できることが結果からわかりました。

要約(オリジナル)

The increasing capabilities of quantum computing hardware and the challenge of realizing deep quantum circuits require fully automated and efficient tools for compiling quantum circuits. To express arbitrary circuits in a sequence of native gates specific to the quantum computer architecture, it is necessary to make algorithms portable across the landscape of quantum hardware providers. In this work, we present a compiler capable of transforming and optimizing a quantum circuit targeting a shuttling-based trapped-ion quantum processor. It consists of custom algorithms set on top of the quantum circuit framework Pytket. The performance was evaluated for a wide range of quantum circuits and the results show that the gate counts can be reduced by factors up to 5.1 compared to standard Pytket and up to 2.2 compared to standard Qiskit compilation.

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