論文の概要: Realistic Cost to Execute Practical Quantum Circuits using Direct
Clifford+T Lattice Surgery Compilation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10686v1
- Date: Fri, 17 Nov 2023 18:15:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-20 13:41:06.495496
- Title: Realistic Cost to Execute Practical Quantum Circuits using Direct
Clifford+T Lattice Surgery Compilation
- Title（参考訳）: 直接クリフォード+T格子手術による実用量子回路の実用化
- Authors: Tyler LeBlond, Christopher Dean, George Watkins, and Ryan S. Bennink
- Abstract要約: 本稿では,Clifford+Tゲートセットを用いて表現された量子回路を明示的にコンパイルする資源推定パイプラインの開発について報告する。
コンパイルされた回路からのマジック状態要求のケイデンスにより、ポストホック解析においてマジック状態の蒸留と貯蔵要求の最適化が可能となる。
分子の基底状態推定のための資源推定を提供することにより、我々の資源推定パイプラインを大規模で実用的な量子回路に適用できることを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.618727087412292
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this article, we report the development of a resource estimation pipeline
that explicitly compiles quantum circuits expressed using the Clifford+T gate
set into a lower level instruction set made out of fault-tolerant operations on
the surface code. The cadence of magic state requests from the compiled circuit
enables the optimization of magic state distillation and storage requirements
in a post-hoc analysis. To compile logical circuits, we build upon the
open-source Lattice Surgery Compiler, which is extensible to different surface
code compilation strategies within the lattice surgery paradigm. The revised
compiler operates in two stages: the first translates logical gates into an
abstract, layout-independent instruction set; the second compiles these into
local lattice surgery instructions that are allocated to hardware tiles
according to a specified resource layout. In the second stage, parallelism in
the logical circuit is translated into parallelism within the fault-tolerant
layer while avoiding resource contention, which allows the compiler to find a
realistic number of logical time-steps to execute the circuit. The revised
compiler also improves the handling of magic states by allowing users to
specify dedicated hardware tiles at which magic states are replenished
according to a user-specified rate, which allows resource costs from the
logical computation to be considered independently from magic state
distillation and storage. We demonstrate the applicability of our resource
estimation pipeline to large, practical quantum circuits by providing resource
estimates for the ground state estimation of molecules. We find that, unless
carefully considered, the resource costs of magic state storage can dominate in
real circuits which have variable magic state consumption rates.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,Clifford+Tゲートを用いて表現された量子回路を,表面コード上のフォールトトレラント操作で構成した低レベル命令セットに明示的にコンパイルする資源推定パイプラインの開発について報告する。
コンパイルされた回路からのマジック状態要求のケイデンスにより、ポストホック解析においてマジック状態の蒸留と貯蔵要求の最適化が可能となる。
論理回路をコンパイルするために、格子手術パラダイム内の異なる曲面コードコンパイル戦略に拡張可能なオープンソースのLattice Surgery Compilerを構築した。
修正されたコンパイラは、論理ゲートを抽象的なレイアウトに依存しない命令セットに変換し、第2は、特定のリソースレイアウトに従ってハードウェアタイルに割り当てられる局所格子手術命令にコンパイルする。
第2段階では、論理回路の並列性はリソース競合を避けながらフォールトトレラント層内の並列性に変換されるため、コンパイラは回路を実行するための現実的な論理時間ステップを見つけることができる。
改良されたコンパイラは、ユーザ指定率に応じてマジック状態を補充する専用ハードウェアタイルを指定可能にすることで、マジック状態の処理を改善し、マジック状態の蒸留と記憶とは独立して論理計算からのリソースコストを考慮できる。
分子の基底状態推定のための資源推定を提供することにより、我々の資源推定パイプラインを大規模で実用的な量子回路に適用できることを実証する。
注意して考慮しなければ、マジック状態の消費率が異なる実回路において、マジック状態のストレージのリソースコストが支配的であることが分かる。
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