Hierarchical Circuit Visualization for Large-Scale Quantum Computing

대규모 양자컴퓨팅 회로에 대한 계층적 시각화 기법

Recently, research and development of quantum computers, which exceed the limits of classical computers, have been actively carried out in various fields. Quantum computers, which use quantum mechanics principles in a way different from the electrical signal processing of classical computers, have various quantum mechanical phenomena such as quantum superposition and quantum entanglement. It goes through a very complicated calculation process compared to the calculation of a classical computer for performing an operation using its characteristics. In order to utilize each element efficiently and accurately, it is necessary to visualize the data before driving the actual quantum computer and perform error verification, optimization, reliability, and verification. However, when visualizing all the data of various elements configured inside the quantum computer, it is difficult to intuitively grasp the necessary data, so it is necessary to visualize the data selectively. In this paper, we visualize the data of various elements that make up a quantum computer, and hierarchically visualize the internal circuit components of a quantum computer that are complicatedly configured so that the data can be observed and utilized intuitively.

최근, 고전컴퓨터(Classic Computer)의 한계를 뛰어넘는 양자컴퓨터(Quantum Computer)에 대한 연구개발이 다양한 분야에서 활발하게 이루어지고 있다. 고전컴퓨터의 전기적인 신호처리와는 다르게 양자역학적인 원리를 사용한 양자컴퓨터는 양자 중첩(Quantum Superposition), 양자 얽힘(Quantum Entanglement)과 같은 다양한 양자역학의 현상/특성을 활용하여 연산을 수행하기 때문에 고전컴퓨터의 연산에 비해 아주 복잡한 연산과정을 거치게 된다. 또한, 큐비트의 종류, 배치, 연결성 등 실제 양자컴퓨터를 구동시키기 위해 구성되는 많은 요소들에 의한 각각의 영향이 양자컴퓨터의 연산 결과와 연산 과정에서 많은 영향을 끼치기 때문에 각각의 요소를 효율적이고 정확하게 활용하기 위해 실제 양자컴퓨터의 구동 이전에 데이터를 시각화하여 오류검증/최적화/신뢰성검증을 할 필요가 있다. 하지만 양자컴퓨터 내부에 구성된 다양한 요소들의 데이터를 전부 시각화 할 경우 직관적으로 원하는 데이터를 파악하는 것이 어렵기 때문에 선별적으로 데이터를 시각화 할 필요가 있다. 본 논문에서는 양자컴퓨터를 구성하는 다양한 요소들의 데이터를 시각화 하여 직관적으로 데이터를 관측하고 활용할 수 있도록 복잡하게 구성되는 양자컴퓨터 내부 회로 구성요소들을 계층적으로 시각화 하는 방법을 제안한다.