論文の概要: Multi-qubit Lattice Surgery Scheduling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.17688v2
• Date: Mon, 10 Jun 2024 21:01:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-12 21:43:40.167469
• Title: Multi-qubit Lattice Surgery Scheduling
• Title（参考訳）: マルチキュービット格子手術スケジューリング
• Authors: Allyson Silva, Xiangyi Zhang, Zak Webb, Mia Kramer, Chan Woo Yang, Xiao Liu, Jessica Lemieux, Ka-Wai Chen, Artur Scherer, Pooya Ronagh,
• Abstract要約: 量子回路は、唯一の非クリフォード多ビットゲートの列に変換できる。 本研究では, トランスパイレーションにより, テストした回路の回路長が大幅に減少することを示す。 結果として生じるマルチキュービットゲート回路は、シリアル実行よりも期待される回路実行時間を短縮する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7126786554865774
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fault-tolerant quantum computation using two-dimensional topological quantum error correcting codes can benefit from multi-qubit long-range operations. By using simple commutation rules, a quantum circuit can be transpiled into a sequence of solely non-Clifford multi-qubit gates. Prior work on fault-tolerant compilation avoids optimal scheduling of such gates since they reduce the parallelizability of the circuit. We observe that the reduced parallelization potential is outweighed by the significant reduction in the number of gates. We therefore devise a method for scheduling multi-qubit lattice surgery using an earliest-available-first policy, solving the associated forest packing problem using a representation of the multi-qubit gates as Steiner trees. Our extensive testing on random and application-inspired circuits demonstrates the method's scalability and performance. We show that the transpilation significantly reduces the circuit length on the set of circuits tested, and that the resulting circuit of multi-qubit gates has a further reduction in the expected circuit execution time compared to serial execution.
• Abstract（参考訳）: 2次元トポロジカル量子誤り訂正符号を用いたフォールトトレラント量子計算は、多ビット長距離演算の恩恵を受けることができる。 単純な可換規則を用いることで、量子回路をクリフォード以外の複数の量子ビットゲートの列に変換することができる。 フォールトトレラントコンパイルの以前の研究は、回路の並列化性を低減するため、そのようなゲートの最適スケジューリングを避ける。 並列化ポテンシャルの低減は, ゲート数の大幅な減少により達成される。 そこで我々は、最初期の利用可能な第一ポリシーを用いて、マルチキュービットゲートをスタイナーツリーとして表現することで、関連する森林包装問題を解決し、マルチキュービット格子手術をスケジューリングする方法を考案した。 ランダム回路とアプリケーションインスパイア回路の広範なテストにより,本手法のスケーラビリティと性能が実証された。 その結果, 回路の回路長を著しく低減し, 多ビットゲートの回路は, シリアル実行よりも回路実行時間を短縮できることがわかった。

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