論文の概要: Constant-time hybrid compilation of Shor's algorithm with quantum just-in-time compilation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.12449v1
• Date: Wed, 16 Apr 2025 19:30:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-18 14:36:27.694035
• Title: Constant-time hybrid compilation of Shor's algorithm with quantum just-in-time compilation
• Title（参考訳）: 量子ジャストインタイムコンパイルによるShorアルゴリズムの定時ハイブリッドコンパイル
• Authors: David Ittah, Jackson Fraser, Josh Izaac, Olivia Di Matteo,
• Abstract要約: この研究は、PennyLaneとCatalystを使って素量子ゲートにコンパイルされたShorのファクタリングアルゴリズムの実装を提供する。 QJITコンパイルでは,回路生成に$N$固有の最適化を適用した場合でも,そのアルゴリズムは1ビットあたり$N$でコンパイルされることを示す。 実装は32ビット$N$までベンチマークされ、コンパイルされたプログラムのサイズと純粋なコンパイル時間の両方が一定であることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Continuous improvements in quantum computing hardware are exposing the need for simultaneous advances in software. Large-scale implementation of quantum algorithms requires rapid and automated compilation routines such as circuit synthesis and optimization. As systems move towards fault-tolerance, programming frameworks and compilers must also be capable of compiling and optimizing programs comprising both classical and quantum code. This work takes a step in that direction by providing an implementation of Shor's factoring algorithm, compiled to elementary quantum gates using PennyLane and Catalyst, a library for quantum just-in-time (QJIT) compilation of hybrid workflows. We demonstrate that with QJIT compilation, the algorithm is compiled once per bit width of $N$, the integer being factored, even when $N$-specific optimizations are applied to circuit generation based on values determined at runtime. The implementation is benchmarked up to 32-bit $N$, and both the size of the compiled program and the pure compilation time are found to be constant (under 3 seconds on a laptop computer), meaning code generation becomes tractable even for realistic problem sizes.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングハードウェアの継続的な改善は、ソフトウェアにおける同時進行の必要性を明らかにしている。 量子アルゴリズムの大規模実装には、回路合成や最適化のような高速かつ自動化されたコンパイルルーチンが必要である。 システムがフォールトトレランスに移行するにつれて、プログラミングフレームワークとコンパイラは古典的および量子的コードからなるプログラムをコンパイルし、最適化する能力も必要となる。 この研究は、PennyLaneとCatalystを使って基本的な量子ゲートにコンパイルされたShorのファクタリングアルゴリズムの実装を提供することによって、その方向への一歩を踏み出した。 QJITコンパイルでは,実行時に決定された値に基づいて,N$固有の最適化が回路生成に適用された場合でも,整数を係数化して1ビットあたり$N$のアルゴリズムを1回コンパイルすることを示した。 実装は32ビット$N$までベンチマークされ、コンパイルプログラムのサイズと純粋なコンパイル時間の両方が一定(ラップトップコンピュータでは3秒以下)であることが判明した。

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