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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2023-09-15 09:55 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・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）  RECONF2023-27 |
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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 |
| （英） | Quantum computer simulation is indispensable for quantum algorithm research since the results of real quantum computers are influenced by noise and inaccurate controls. Although state vector simulations can show all 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 this case, disk access must be performed at the sector level, and gate operations and the target qubit generate various access patterns. Here, we focused on evaluating how variations in storage access patterns and gate operations impact the execution time of quantum gates on Trefoil. For each approach, we elucidated techniques to identify wasteful access patterns and assessed the resulting performance degradation. Leveraging these insights allows for the avoidance 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 normal execution. |
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| 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 / / / / / |
| （英） | Quantum computer simulation / FPGA Storage system / State vector method / / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 123, no. 191, RECONF2023-27, pp. 28-33, 2023年9月. | |
| 資料番号 | RECONF2023-27 | |
| 発行日 | 2023-09-07 (RECONF) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| 査読に ついて |
本技術報告は査読を経ていない技術報告であり，推敲を加えられていずれかの場に発表されることがあります． | |
| PDFダウンロード | RECONF2023-27 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | RECONF |
| 開催期間 | 2023-09-14 - 2023-09-15 |
| 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. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | RECONF |
| 会議コード | 2023-09-RECONF |
| 本文の言語 | 日本語 |
| 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（英） | |
| 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 |
| キーワード(4)（和/英） | / |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 天野 英晴 / Hideharu Amano / アマノ ヒデハル |
| 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/ヨミ） | Wei Kaijie / Wei Kaijie / ウェイ カイジ |
| 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/ヨミ） | 庭瀬 稜平 / Ryohei Nisawa / ニワセ リョウヘイ |
| 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/ヨミ） | 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/ヨミ） | 山口 佳樹 / Yoshiki Yamaguchi / ヤマグチ ヨシキ |
| 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) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | / / |
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| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2023-09-15 09:55:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | RECONF |
| 資料番号 | RECONF2023-27 |
| 巻番号（vol） | vol.123 |
| 号番号（no） | no.191 |
| ページ範囲 | pp.28-33 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2023-09-07 (RECONF) |
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