Host graph

物理的量子ビット群への
効率的な量子変数配置方法の構築
慶應義塾大学環境情報学部３年石崎佳織 , Rodney Van Meter
kaori@sfc.wide.ad.jp http://www.sfc.wide.ad.jp/aqua
Goal
計算上の量子ビット（＝量子変数）を実在する量子へと割り当てるための計算
ステップ数などを踏まえた効率的なアルゴリズムを構築
Method
量子変数の依存関係をグラフで表し、実在する量子の位置関係を表すグラフ
に埋め込む
Aqua - tool
Good Answer
プログラム
回路
A
Output
graph
B
D
Guest
graph
C
2steps!
Bad Answer
A
Host graph
デバイス
C
グラフ埋め込みを行うソフトウェア = QMS
D
既存のツール
B
本研究
手動
変数の依存関係
Guest graph: Stepごとの量子ビットをノードと
し、演算関係があるノード同士をエッジで結ぶ
5steps!
実際の量子群
実際の量子群
Host graph:量子ドットをノードとし、作用可能な
関係にある量子ドットをエッジで結ぶ
アルゴリズム
最初に埋め込むステップの決定
・多くの変数が用いられているステップへ決定
埋め込むノードの決定・埋め込み
Guest graphの関係を保持しつつ
Host graphに埋め込む
⇒graph embeddingという概念
実装と予定
グラフ作成ソフトウェア
疑似アセンブリで書かれた
コードを元に、
Guest graphを作成する
ソフトウェア
（既存ソフトウェアの改良）
・優先度と中心からの近さを元に埋め込み
優先度の更新
・ノードを埋め込むごとに値を加算更新
・強い依存関係をもつGuestノード同士を近い位
置にあるHostノードに埋め込む目的
直前の操作を元に次ステップへのswap
・swap回数が少なくなるようswap方法の決定
-- 次ステップ中の変数の中心を目指しswap
グラフ埋め込みソフトウェア
Quantum Mapping Software ( = QMS )
・Guest graphとHost graphを読み込み、アウトプットグラフを出力
・アルゴリズム部分のうち、swap決定は未実装
・時間発展を考慮しないグラフの場合、
効率良い埋め込みが可能
アルゴリズム
・効率良いswap方法の確立を行う必要性
・全体を通してより良いアルゴリズムの考案を続ける

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