핵심 개념
양자 프로그램 스케줄링 문제를 정의하고 양자 프로그램의 회로 폭, 측정 샷 수, 제출 시간을 고려하여 실행 지연 시간을 줄이는 방법을 제안한다.
초록
이 논문은 양자 프로그램 스케줄링 문제(QPSP)를 처음으로 소개하고 있다. QPSP는 현재 양자 컴퓨터에서 프로그램이 순차적으로 실행되어 발생하는 긴 대기 시간 문제를 해결하기 위한 것이다.
논문에서는 다음과 같은 내용을 다루고 있다:
- QPSP의 정의와 성능 평가 지표: 실행 시간(QPU 시간, 대기 시간), 충실도, 공정성
- 제안하는 스케줄링 방법:
- 큐 재정렬: 프로그램의 큐브 수, 샷 수, 제출 시간을 고려한 우선순위 점수로 정렬
- 큐빗 분할: 물리적 큐빗을 분할하여 병렬 실행 가능한 프로그램 선택
- 큐빗 매핑: 노이즈를 고려한 초기 매핑과 라우팅 기법 적용
- 그리디 기반 베이스라인 방법 제안
- 시뮬레이션과 실제 양자 하드웨어에서의 실험 결과:
- 제안 방법이 기존 방식 대비 QPU 시간과 대기 시간을 크게 단축하고 충실도도 유지
- 공정성 지표인 대기 시간의 표준편차도 크게 감소
이 연구는 NISQ 시대의 양자 컴퓨팅 활용도를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.
통계
제안 방법은 노이즈 모델에서 QPU 시간을 51.86% 단축하고, 실제 Xiaohong 양자 프로세서에서는 81.76% 단축했다.
제안 방법은 노이즈 모델에서 대기 시간을 69.06% 단축하고, Xiaohong에서는 93.20% 단축했다.
제안 방법의 충실도 감소는 노이즈 모델에서 2.47%, Xiaohong에서 5.17%에 그쳤다.
인용구
"양자 프로그램 스케줄링 문제(QPSP)를 처음으로 소개하고 있다."
"제안하는 스케줄링 방법은 QPU 시간과 대기 시간을 크게 단축하고 충실도도 유지한다."