The use of quantum processing units (QPUs) promises speed-ups for solving computational problems, but the quantum devices currently available possess only a very limited number of qubits and suffer from considerable imperfections. One possibility to progress towards practical utility is to use a co-design approach: Problem formulation and algorithm, but also the physical QPU properties are tailored to the specific application. Since QPUs will likely be used as accelerators for classical computers, details of systemic integration into existing architectures are another lever to influence and improve the practical utility of QPUs. In this work, we investigate the influence of different parameters on the runtime of quantum programs on tailored hybrid CPU-QPU-systems. We study the influence of communication times between CPU and QPU, how adapting QPU designs influences quantum and overall execution performance, and how these factors interact. Using a simple model that allows for estimating which design choices should be subjected to optimisation for a given task, we provide an intuition to the HPC community on potentials and limitations of co-design approaches. We also discuss physical limitations for implementing the proposed changes on real quantum hardware devices.


翻译:量子处理器(QPUs)的使用有望加速解决计算问题,但目前可用的量子装置只拥有数量非常有限的量子处理器(qubits),而且存在相当的缺陷。在实际效用上取得进展的一个可能性是使用共同设计方法:问题制定和算法,但物理的 QPU 属性也适合具体应用。由于QPUs 有可能被用作古典计算机的加速器,因此,系统整合到现有结构的细节是影响和改进QPUs实际效用的另一个杠杆。在这项工作中,我们研究了量子程序运行时间的不同参数对定制的混合CPU-QPU-系统的影响。我们还研究了CPU和QPU之间的通信时间影响,调整QPU设计如何影响量子和总体执行性能,以及这些因素的相互作用。我们使用一个简单的模型来估算哪些设计选择需要为特定任务作选择,我们向HPC社区提供对共同设计方法的潜力和局限性的直觉察力。我们还讨论了实施拟议的实际硬件装置变化的实际限制。

0
下载
关闭预览

相关内容

IFIP TC13 Conference on Human-Computer Interaction是人机交互领域的研究者和实践者展示其工作的重要平台。多年来,这些会议吸引了来自几个国家和文化的研究人员。官网链接:http://interact2019.org/
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月19日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月17日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员