論文の概要: A SAT Scalpel for Lattice Surgery: Representation and Synthesis of Subroutines for Surface-Code Fault-Tolerant Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.18369v2
- Date: Fri, 17 May 2024 14:25:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-20 18:02:35.098359
- Title: A SAT Scalpel for Lattice Surgery: Representation and Synthesis of Subroutines for Surface-Code Fault-Tolerant Quantum Computing
- Title（参考訳）: 格子外科用SATスカルペル:表面コードフォールトトレラント量子コンピューティングのためのサブルーチンの表現と合成
- Authors: Daniel Bochen Tan, Murphy Yuezhen Niu, Craig Gidney,
- Abstract要約: 本研究では,LaSの構成問題をSATインスタンスにエンコードするLaSシンセサイザー,LaSsynthを開発し,SATソルバに解を求める。
LaSsynthは設計空間を徹底的に探索し、最適な設計を容積で得ることができる。
例えば、15-to-1Tファクトリの2つの最先端の人間設計に対して、それぞれ8%と18%のボリューム削減を実現している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.029541734875307393
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum error correction is necessary for large-scale quantum computing. A promising quantum error correcting code is the surface code. For this code, fault-tolerant quantum computing (FTQC) can be performed via lattice surgery, i.e., splitting and merging patches of code. Given the frequent use of certain lattice-surgery subroutines (LaS), it becomes crucial to optimize their design in order to minimize the overall spacetime volume of FTQC. In this study, we define the variables to represent LaS and the constraints on these variables. Leveraging this formulation, we develop a synthesizer for LaS, LaSsynth, that encodes a LaS construction problem into a SAT instance, subsequently querying SAT solvers for a solution. Starting from a baseline design, we can gradually invoke the solver with shrinking spacetime volume to derive more compact designs. Due to our foundational formulation and the use of SAT solvers, LaSsynth can exhaustively explore the design space, yielding optimal designs in volume. For example, it achieves 8% and 18% volume reduction respectively over two states-of-the-art human designs for the 15-to-1 T-factory, a bottleneck in FTQC.
- Abstract（参考訳）: 大規模量子コンピューティングには量子エラー補正が必要である。
有望な量子誤り訂正符号は表面符号である。
このコードに対して、フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)は格子手術、すなわちコードのパッチの分割とマージによって行うことができる。
格子型サブルーチン(LaS)の頻繁な使用を考えると,FTQCの時空容積を最小化するために,それらの設計を最適化することが重要である。
本研究では,LaSを表す変数と,これらの変数の制約を定義する。
この定式化を利用して、LaSの合成器LaSsynthを開発し、LaSの構成問題をSATインスタンスにエンコードし、SATソルバに解を求める。
ベースライン設計から始めると、時空体積を縮めた解法を徐々に呼び出すことができ、よりコンパクトな設計を導出できる。
我々の基礎的な定式化とSATソルバの使用により、LaSynthは設計空間を徹底的に探索し、最適設計を容積で得ることができる。
例えば、FTQCのボトルネックである15-to-1 T-factoryの2つの最先端の人間設計に対して、それぞれ8%と18%のボリューム削減を実現している。
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