本論文では、再構成可能な中性原子アレイ(RAA)向けの量子コンパイラ Atomique を提案する。RAA では、固定された空間光変調器(SLM)アレイと可動の音響光学偏向器(AOD)アレイを組み合わせることで、量子ビットの位置を動的に変更できる。これにより、長距離の量子ゲートを実行するためのSWAP操作を大幅に削減できる。
Atomique は、2段階のマッピング戦略を採用している。まず、量子ビットアレイマッパーが、量子ビットをアレイに割り当てる。次に、量子ビットアトムマッパーが、各アレイ内の量子ビットの位置を決定する。これにより、ハードウェア制約を満たしつつ、並列実行を最大化することができる。
さらに、Atomique は高並列AODルーターを備えている。このルーターは、依存関係のない量子ゲートを並列に実行するスケジューリングを行う。ハードウェア制約を考慮しつつ、深さと2量子ゲート数を最小化する。
Atomique を20以上の多様なベンチマークで評価した結果、IBM 超伝導、固定アトムアレイ(FAA)、長距離ゲートを持つFAA、矩形/三角形トポロジーのFAAと比較して、深さを3.7倍、3.5倍、3.2倍、2.2倍、2量子ゲート数を5.6倍、3.4倍、3.5倍、2.8倍削減できることを示した。また、従来のソルバーベースのコンパイラに比べて1000倍高速であり、同等の忠実度を達成できる。
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by Hanrui Wang,... : arxiv.org 05-03-2024
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