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/2311.10686v4
• Date: Thu, 24 Oct 2024 18:18:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-28 13:34:24.965066
• Title: Realistic Cost to Execute Practical Quantum Circuits using Direct Clifford+T Lattice Surgery Compilation
• Title（参考訳）: Direct Clifford+T Lattice surgery Compilation を用いた実用量子回路の実用化のための現実的コスト
• Authors: Tyler LeBlond, Christopher Dean, George Watkins, 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表面コード格子手術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。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.618727087412292
• License:
• Abstract: We report a resource estimation pipeline that explicitly compiles quantum circuits expressed using the Clifford+T gate set into a surface code lattice surgery instruction set. 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 into lattice surgery operations, we build upon the open-source Lattice Surgery Compiler. 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. The second stage retains logical parallelism while avoiding resource contention in the fault-tolerant layer, aiding realism. Additionally, users can specify dedicated tiles at which magic states are replenished, enabling resource costs from the logical computation to be considered independently from magic state distillation and storage. We demonstrate the applicability of our pipeline to large, practical quantum circuits by providing resource estimates for the ground state estimation of molecules. We find that variable magic state consumption rates in real circuits can cause the resource costs of magic state storage to dominate unless production is varied to suit.
• Abstract（参考訳）: 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表面コード格子手術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。 論理回路を格子状手術操作にコンパイルするために,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段階は論理的並列性を維持しながら、フォールトトレラント層におけるリソース競合を回避し、リアリズムを支援する。 さらに、ユーザーはマジック状態が補充された専用タイルを指定することができ、論理計算からのリソースコストをマジック状態の蒸留と貯蔵から独立して考慮することができる。 我々は,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,大規模で実用的な量子回路へのパイプラインの適用性を実証する。 実回路における可変マジック状態の消費速度は、生産量が異なる限り、マジック状態記憶装置の資源コストが支配的になる可能性がある。

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