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Planning for Compilation of a Quantum Algorithm for Graph Coloring
arXiv - CS - Emerging Technologies Pub Date : 2020-02-23 , DOI: arxiv-2002.10917 Minh Do, Zhihui Wang, Bryan O'Gorman, Davide Venturelli, Eleanor Rieffel, Jeremy Frank
arXiv - CS - Emerging Technologies Pub Date : 2020-02-23 , DOI: arxiv-2002.10917 Minh Do, Zhihui Wang, Bryan O'Gorman, Davide Venturelli, Eleanor Rieffel, Jeremy Frank
The problem of compiling general quantum algorithms for implementation on
near-term quantum processors has been introduced to the AI community. Previous
work demonstrated that temporal planning is an attractive approach for part of
this compilationtask, specifically, the routing of circuits that implement the
Quantum Alternating Operator Ansatz (QAOA) applied to the MaxCut problem on a
quantum processor architecture. In this paper, we extend the earlier work to
route circuits that implement QAOA for Graph Coloring problems. QAOA for
coloring requires execution of more, and more complex, operations on the chip,
which makes routing a more challenging problem. We evaluate the approach on
state-of-the-art hardware architectures from leading quantum computing
companies. Additionally, we apply a planning approach to qubit initialization.
Our empirical evaluation shows that temporal planning compares well to
reasonable analytic upper bounds, and that solving qubit initialization with a
classical planner generally helps temporal planners in finding shorter-makespan
compilations for QAOA for Graph Coloring. These advances suggest that temporal
planning can be an effective approach for more complex quantum computing
algorithms and architectures.
中文翻译:
规划用于图着色的量子算法的编译
编译通用量子算法以在近期量子处理器上实现的问题已被引入 AI 社区。先前的工作表明,时间规划是该编译任务的一部分的有吸引力的方法,特别是实现应用于量子处理器架构上 MaxCut 问题的量子交替算子 Ansatz (QAOA) 的电路路由。在本文中,我们将早期工作扩展到为图形着色问题实现 QAOA 的路由电路。用于着色的 QAOA 需要在芯片上执行更多、更复杂的操作,这使得路由成为一个更具挑战性的问题。我们评估了来自领先量子计算公司的最先进硬件架构的方法。此外,我们将规划方法应用于量子位初始化。我们的经验评估表明,时间规划与合理的分析上限相比很好,并且使用经典规划器解决量子位初始化通常有助于时间规划者为图着色的 QAOA 寻找更短的编译期。这些进展表明,时间规划可以成为更复杂的量子计算算法和架构的有效方法。
更新日期:2020-02-26
中文翻译:
规划用于图着色的量子算法的编译
编译通用量子算法以在近期量子处理器上实现的问题已被引入 AI 社区。先前的工作表明,时间规划是该编译任务的一部分的有吸引力的方法,特别是实现应用于量子处理器架构上 MaxCut 问题的量子交替算子 Ansatz (QAOA) 的电路路由。在本文中,我们将早期工作扩展到为图形着色问题实现 QAOA 的路由电路。用于着色的 QAOA 需要在芯片上执行更多、更复杂的操作,这使得路由成为一个更具挑战性的问题。我们评估了来自领先量子计算公司的最先进硬件架构的方法。此外,我们将规划方法应用于量子位初始化。我们的经验评估表明,时间规划与合理的分析上限相比很好,并且使用经典规划器解决量子位初始化通常有助于时间规划者为图着色的 QAOA 寻找更短的编译期。这些进展表明,时间规划可以成为更复杂的量子计算算法和架构的有效方法。