| 講演名 | 2023-09-15 状態ベクトル型シミュレータの SATA ブロック転送パターン 天野 英晴(慶大), Wei Kaijie(慶大), 庭瀬 稜平(筑波大), 三好 健文(わさらぼ), 山口 佳樹(筑波大), |
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| 抄録(和) | 量子コンピュータシミュレータの中で量子ビットの状態を忠実に再現する状態ベクトル方式は、$n$ビットの量子状態（qubit）を扱うため$2^{n+4}$ビットの主記憶領域を必要とすることが課題となっている。%そこで著者らは、DRAM に代表される主記憶領域ではなく、100を超える多数の SSD ストレージを 1 つの FPGA に直接接続し、演算と記憶を密にしたニアストレージ方式の一種である Trefoil 方式に着目し、この解決を図った。一方、この方式ではディスクへのアクセスが要求するデータ単位ではなくセクタ単位で行われるため、ゲート操作と対象 qubit に応じて異なるアクセスパターンが生じることがわかった。そこで本論文では、これらのアクセスパターンが Trefoil における量子ゲートの演算時間にどの程度の影響を与えるかに絞って評価を行った。%また、連続したqubit 操作をディスクの書き込みなしで実行する Casading Target Qubit (CTQ) 法について提案し、通常の方法の3倍以上の性能を実現可能なことを示す |
| 抄録(英) | Quantum computer simulation is indispensable for quantum algorithm research since the results of realquantum computers are influenced by noise and inaccurate controls. Although state vector simulations can showall states of qubits during computation, they require 2n+4B memory to store all states. To address this issue, a method has been proposed that uses Trefoil, which directly connects many SATA disks to an FPGA. In thiscase, disk access must be performed at the sector level, and gate operations and the target qubit generate variousaccess patterns. Here, we focused on evaluating how variations in storage access patterns and gate operationsimpact the execution time of quantum gates on Trefoil. For each approach, we elucidated techniques to identifywasteful access patterns and assessed the resulting performance degradation. Leveraging these insights allows for theavoidance of this combination during allocation. Additionally, we proposed the concept of Continuous Target Qubit(CTQ) execution, which enables the execution of consecutive target qubits without the need for disk rewriting. We demonstrated that this approach can achieve performance improvements exceeding three times that of normalexecution. |
| キーワード(和) | 量子コンピュータシミュレーション / FPGAストレージシステム / 状態ベクトル方式 |
| キーワード(英) | Quantum computer simulation / FPGA Storage system / State vector method |
| 資料番号 | RECONF2023-27 |
| 発行日 | 2023-09-07 (RECONF) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RECONF |
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| 開催期間 | 2023/9/14(から2日開催) |
| 開催地（和） | 東京農工大学 小金井キャンパス |
| 開催地（英） | Tokyo University of Agriculture and Technology Koganei campus |
| テーマ（和） | リコンフィギャラブルシステム，一般 |
| テーマ（英） | Reconfigurable system, etc. |
| 委員長氏名（和） | 山口 佳樹(筑波大) |
| 委員長氏名（英） | Yoshiki Yamaguchi(Tsukuba Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 井口 寧(北陸先端大) / 泉 知論(立命館大) |
| 副委員長氏名（英） | Yasushi Inoguchi(JAIST) / Tomonori Izumi(Ritsumeikan Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 小林 悠記(NEC) / 佐藤 幸紀(豊橋技科大) |
| 幹事氏名（英） | Yuuki Kobayashi(NEC) / Yukinori Sato(Toyohashi Univ. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 竹村 幸尚(インテル) / 長名 保範(熊本大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Yukitaka Takemura(INTEL) / Yasunori Osana(Kumamoto Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Reconfigurable Systems |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 状態ベクトル型シミュレータの SATA ブロック転送パターン |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | SATA burst data transfer pattern of state vector simulator |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 量子コンピュータシミュレーション / Quantum computer simulation |
| キーワード(2)（和/英） | FPGAストレージシステム / FPGA Storage system |
| キーワード(3)（和/英） | 状態ベクトル方式 / State vector method |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 天野 英晴 / Hideharu Amano |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学(略称：慶大) Keio University(略称：Keio Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | Wei Kaijie / Wei Kaijie |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学(略称：慶大) Keio University(略称：Keio Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 庭瀬 稜平 / Ryohei Nisawa |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 筑波大学(略称：筑波大) University of Tsukuba(略称：Univ. of Tsukuba) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 三好 健文 / Takefumi Miyoshi |
| 第 4 著者 所属（和/英） | わさらぼ合同会社(略称：わさらぼ) Wasalabo LLC.(略称：Wasalabo) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 山口 佳樹 / Yoshiki Yamaguchi |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 筑波大学(略称：筑波大) University of Tsukuba(略称：Univ. of Tsukuba) |
| 発表年月日 | 2023-09-15 |
| 資料番号 | RECONF2023-27 |
| 巻番号（vol） | vol.123 |
| 号番号（no） | RECONF-191 |
| ページ範囲 | pp.28-33(RECONF), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2023-09-07 (RECONF) |