決定グラフ型量子シミュレータの性能評価

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2023-10-19
• タイトル: 決定グラフ型量子シミュレータの性能評価
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Evaluation of Decision Diagram Based Quantum Simulator
• 言語: jpn
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 富士通株式会社
• 著者所属: 東京大学
• 著者所属: 東京大学
• 著者所属: 東京大学
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Fujitsu Limited
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): The University of Tokyo
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): The University of Tokyo
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): The University of Tokyo
• 著者名: 木村, 悠介; 李, 少文; 佐藤, 周行; 藤田, 昌宏
• 著者名(英): Yusuke, Kimura; Shaowen, Li; Hiroyuki, Sato; Masahiro, Fujita
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 量子コンピュータ向けアルゴリズムの開発のためには，高速で多量子ビットを扱うことが出来る量子シミュレータが重要である．しかし一般的な状態ベクトル型シミュレータでは N 量子ビットに対して 2N の長さのベクトルを保存する必要があり，手元のコンピュータでシミュレーションするには 30 量子ビット程度が限界である．この問題を解決する手法の 1 つとして決定グラフがある．決定グラフは状態ベクトルをグラフの形で保存するので，状態ベクトルに規則性があれば使用メモリ量を大幅に削減できる可能性がある．本稿では，決定グラフ型シミュレータを独自に実装し様々なアルゴリズムで実験を行い，状態ベクトル型シミュレータとの比較を行った．Grover や Shor などのアルゴリズムでは大幅な高速化と多量子ビット化が見られた一方，パラメータ付き回転ゲートを多く含むようなランダム回路では遅くなることが示された．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: In order to efficiently develop algorithms for quantum computers, a quantum simulator capable of handling a large number of qubits at high speed is essential. However, a state vector based simulator needs to store a vector of length 2N for N qubits. In today's typical PC environment at hand, it is evaluated that at most 30 qubits can be handled. A decision diagram-based simulator is expected to solve the problem of memory size. Decision diagram stores state vectors in the form of graphs, which has a possibility to significantly reduce memory usage if there are regularities in the state vector. In this paper, we have implemented our original decision diagram based quantum simulator, and conducted experiments with various algorithms to compare with the state vector based simulator. Algorithms such as Grover and Shor show significant speedup and superiority of performance for larger numbers of qubits, while random circuits with many parameterized rotation gates show slower performance.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AA12894105
• 書誌情報: 研究報告量子ソフトウェア（QS）; 巻 2023-QS-10, 号 15, p. 1-10, 発行日 2023-10-19
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2435-6492
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会