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Erschienen in: Quantum Information Processing 1/2016

01.01.2016

Fast clique minor generation in Chimera qubit connectivity graphs

verfasst von: Tomas Boothby, Andrew D. King, Aidan Roy

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 1/2016

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Abstract

The current generation of D-Wave quantum annealing processor is designed to minimize the energy of an Ising spin configuration whose pairwise interactions lie on the edges of a Chimera graph \({\mathcal {C}}_{M,N,L}\). In order to solve an Ising spin problem with arbitrary pairwise interaction structure, the corresponding graph must be minor-embedded into a Chimera graph. We define a combinatorial class of native clique minors in Chimera graphs with vertex images of uniform, near minimal size and provide a polynomial-time algorithm that finds a maximum native clique minor in a given induced subgraph of a Chimera graph. These minors allow improvement over recent work and have immediate practical applications in the field of quantum annealing.

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Fußnoten
1
Taking the triangle embedding and making an image of all the unused qubits gives a \(K_{LM +1}\) minor.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Albash, T., Vinci, W., Mishra, A., Warburton, P.A., Lidar, D.A.: Consistency tests of classical and quantum models for a quantum annealer. Phys. Rev. A 91(4), 042,314 (2015)CrossRef Albash, T., Vinci, W., Mishra, A., Warburton, P.A., Lidar, D.A.: Consistency tests of classical and quantum models for a quantum annealer. Phys. Rev. A 91(4), 042,314 (2015)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Berkley, A.J., Johnson, M.W., Bunyk, P., Harris, R., Johansson, J., Lanting, T., Ladizinsky, E., Tolkacheva, E., Amin, M.H.S., Rose, G.: A scalable readout system for a superconducting adiabatic quantum optimization system. Supercond. Sci. Technol. 23(10), 105,014 (2010)CrossRef Berkley, A.J., Johnson, M.W., Bunyk, P., Harris, R., Johansson, J., Lanting, T., Ladizinsky, E., Tolkacheva, E., Amin, M.H.S., Rose, G.: A scalable readout system for a superconducting adiabatic quantum optimization system. Supercond. Sci. Technol. 23(10), 105,014 (2010)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Boixo, S., Smelyanskiy, V.N., Shabani, A., Isakov, S.V., Dykman, M., Denchev, V.S., Amin, M., Smirnov, A., Mohseni, M., Neven, H.: Computational role of collective tunneling in a quantum annealer. arXiv preprint arXiv:1411.4036 (2014) Boixo, S., Smelyanskiy, V.N., Shabani, A., Isakov, S.V., Dykman, M., Denchev, V.S., Amin, M., Smirnov, A., Mohseni, M., Neven, H.: Computational role of collective tunneling in a quantum annealer. arXiv preprint arXiv:​1411.​4036 (2014)
4.
5.
Zurück zum Zitat Choi, V.: Minor-embedding in adiabatic quantum computation: I. The parameter setting problem. Quantum Inf. Process. 7(5), 193–209 (2008)MATHMathSciNetCrossRef Choi, V.: Minor-embedding in adiabatic quantum computation: I. The parameter setting problem. Quantum Inf. Process. 7(5), 193–209 (2008)MATHMathSciNetCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Choi, V.: Minor-embedding in adiabatic quantum computation: II. Minor-universal graph design. Quantum Inf. Process. 10(3), 343–353 (2011)MATHMathSciNetCrossRef Choi, V.: Minor-embedding in adiabatic quantum computation: II. Minor-universal graph design. Quantum Inf. Process. 10(3), 343–353 (2011)MATHMathSciNetCrossRef
7.
9.
Zurück zum Zitat Dziarmaga, J.: Dynamics of a quantum phase transition: exact solution of the quantum ising model. Phys. Rev. Lett. 95(24), 245,701 (2005)CrossRef Dziarmaga, J.: Dynamics of a quantum phase transition: exact solution of the quantum ising model. Phys. Rev. Lett. 95(24), 245,701 (2005)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Finilla, A.B., Gomez, M.A., Sebenik, C., Doll, D.J.: Quantum annealing: a new method for minimizing multidimensional functions. Chem. Phys. Lett. 219, 343–348 (1994)CrossRefADS Finilla, A.B., Gomez, M.A., Sebenik, C., Doll, D.J.: Quantum annealing: a new method for minimizing multidimensional functions. Chem. Phys. Lett. 219, 343–348 (1994)CrossRefADS
12.
Zurück zum Zitat Harris, R., Johansson, J., Berkley, A.J., Johnson, M.W., Lanting, T., Han, S., Bunyk, P., Ladizinsky, E., Oh, T., Perminov, I., Tolkacheva, E., Uchaikin, S., Chapple, E.M., Enderud, C., Rich, C., Thom, M., Wang, J., Wilson, B., Rose, G.: Experimental demonstration of a robust and scalable flux qubit. Phys. Rev. B 81, 134,510 (2010)CrossRef Harris, R., Johansson, J., Berkley, A.J., Johnson, M.W., Lanting, T., Han, S., Bunyk, P., Ladizinsky, E., Oh, T., Perminov, I., Tolkacheva, E., Uchaikin, S., Chapple, E.M., Enderud, C., Rich, C., Thom, M., Wang, J., Wilson, B., Rose, G.: Experimental demonstration of a robust and scalable flux qubit. Phys. Rev. B 81, 134,510 (2010)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Johnson, M., Amin, M., Gildert, S., Lanting, T., Hamze, F., Dickson, N., Harris, R., Berkley, A., Johansson, J., Bunyk, P., et al.: Quantum annealing with manufactured spins. Nature 473(7346), 194–198 (2011)CrossRefADS Johnson, M., Amin, M., Gildert, S., Lanting, T., Hamze, F., Dickson, N., Harris, R., Berkley, A., Johansson, J., Bunyk, P., et al.: Quantum annealing with manufactured spins. Nature 473(7346), 194–198 (2011)CrossRefADS
14.
Zurück zum Zitat Kadowaki, T., Nishimori, H.: Quantum annealing in the transverse Ising model. Phys. Rev. E 58(5), 5355 (1998)CrossRefADS Kadowaki, T., Nishimori, H.: Quantum annealing in the transverse Ising model. Phys. Rev. E 58(5), 5355 (1998)CrossRefADS
15.
Zurück zum Zitat Katzgraber, H., Hamze, F., Andrist, R.: Glassy Chimeras could be blind to quantum speedup: designing better benchmarks for quantum annealing machines. Phys. Rev. X 4(2), 021,008 (2014) Katzgraber, H., Hamze, F., Andrist, R.: Glassy Chimeras could be blind to quantum speedup: designing better benchmarks for quantum annealing machines. Phys. Rev. X 4(2), 021,008 (2014)
16.
17.
Zurück zum Zitat Klymko, C., Sullivan, B.D., Humble, T.S.: Adiabatic quantum programming: minor embedding with hard faults. Quantum Inf. Process. 13(3), 709–729 (2014)MATHMathSciNetCrossRef Klymko, C., Sullivan, B.D., Humble, T.S.: Adiabatic quantum programming: minor embedding with hard faults. Quantum Inf. Process. 13(3), 709–729 (2014)MATHMathSciNetCrossRef
18.
Zurück zum Zitat Perdomo-Ortiz, A., Fluegemann, J., Biswas, R., Smelyanskiy, V.N.: A performance estimator for quantum annealers: gauge selection and parameter setting. arXiv preprint arXiv:1503.01083 (2015) Perdomo-Ortiz, A., Fluegemann, J., Biswas, R., Smelyanskiy, V.N.: A performance estimator for quantum annealers: gauge selection and parameter setting. arXiv preprint arXiv:​1503.​01083 (2015)
19.
Zurück zum Zitat Santoro, G.E., Tosatti, E.: Optimization using quantum mechanics: quantum annealing through adiabatic evolution. J. Phys. A Math. Gen. 39(36), R393 (2006)MATHMathSciNetCrossRefADS Santoro, G.E., Tosatti, E.: Optimization using quantum mechanics: quantum annealing through adiabatic evolution. J. Phys. A Math. Gen. 39(36), R393 (2006)MATHMathSciNetCrossRefADS
20.
Zurück zum Zitat Vatter, V., Waton, S.: On points drawn from a circle. Electronic J. Comb. 18(1), P223 (2011)MathSciNet Vatter, V., Waton, S.: On points drawn from a circle. Electronic J. Comb. 18(1), P223 (2011)MathSciNet
21.
Zurück zum Zitat Venturelli, D., Mandrà, S., Knysh, S., O’Gorman, B., Biswas, R., Smelyanskiy, V.: Quantum optimization of fully-connected spin glasses. arXiv preprint arXiv:1406.7553 (2014) Venturelli, D., Mandrà, S., Knysh, S., O’Gorman, B., Biswas, R., Smelyanskiy, V.: Quantum optimization of fully-connected spin glasses. arXiv preprint arXiv:​1406.​7553 (2014)
22.
Zurück zum Zitat Young, K., Blume-Kohout, R., Lidar, D.: Adiabatic quantum optimization with the wrong Hamiltonian. Phys. Rev. A 88(6), 062,314 (2013)CrossRef Young, K., Blume-Kohout, R., Lidar, D.: Adiabatic quantum optimization with the wrong Hamiltonian. Phys. Rev. A 88(6), 062,314 (2013)CrossRef
Metadaten
Titel
Fast clique minor generation in Chimera qubit connectivity graphs
verfasst von
Tomas Boothby
Andrew D. King
Aidan Roy
Publikationsdatum
01.01.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 1/2016
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-015-1150-6

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