Parallelization and performance analysis of reversible circuit synthesis

Abstract

Kuantum bilgisayarların son on yılda yükselen popülerliği tersinir devre sentezine verilen ilginin de artması ile sonuçlanmıştır. Bu çalı¸smada, literatürde popüler olarak bilinen temel fonksiyonlara dayalı bir sentezleme algoritmasının paralelleştirilmesini gerçekleştirdik. Klasik yöntemlerin tersine, temel fonksiyonları bir kütüphanede toplamadan ihtiyaç duyulan durumlarda openMP kütüphanesi kullanarak paralel olarak sentezledik. Tersinir devreler iki çekirdekli i¸slemcide (hyperthearding ile 4 aktif dizinli) paralel olarak sentezlendiğinde, seri sentezleme performansına göre 2.6 kata varan hızlanmalar elde edilebileceği gösterilmiştir. Literatürde bilinen sentezlenmelerin paralel ve seri olarak karşılaştırmalı kıyaslaması sonucu paralel sentezlemenin etraflıca operasyon iş yüklerinde daha hızlı olduğu gözlenmiştir.

Rising popularity of quantum computers in the last decade resulted in increased interest paid to reversible circuit synthesis process. In this work, a popular essential function-based synthesis algorithm known in the literature is parallelized using openMP library. Contrary to conventional way, essential functions are synthesized when needed without keeping a table-lookup library. When the reversible circuit is synthesized in parallel using a double core processor (4 active threads with hyperthearding technology), around 2.6 speed-up is demonstrated relative to the performance of serial synthesis work. Comparison between serial and parallel synthesis by using common benchmark circuits demonstrated that the performance of the proposed parallel synthesis is always better in the overall operation work load.