論文の概要: Full Quantum Stack: Ket Platform

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.15484v1
• Date: Thu, 18 Sep 2025 23:14:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-22 18:18:10.9361
• Title: Full Quantum Stack: Ket Platform
• Title（参考訳）: フル量子スタック: Ket Platform
• Authors: Evandro Rosa, Eduardo Lussi, Jerusa Marchi, Rafael de Santiago,
• Abstract要約: エンド・ツー・エンドの量子ソフトウェアスタックを示し、ユーザ向けコードからハードウェア実行までの抽象化の各レイヤを詳述する。 私たちは、アルゴリズム開発のための表現力豊かなPythonベースのインターフェースを提供するKet量子プログラミングプラットフォームで、最も高いレベルから始めます。 我々は,電子回路を物理実現に接続し,キャリブレーションされたマイクロ波パルスによってネイティブゲートがどのように実装されるかを説明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7340017786387767
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: As quantum computing hardware continues to scale, the need for a robust software infrastructure that bridges the gap between high-level algorithm development and low-level physical qubit control becomes increasingly critical. A full-stack approach, analogous to classical computing, is essential for managing complexity, enabling hardware-agnostic programming, and systematically optimizing performance. In this paper, we present a comprehensive, end-to-end quantum software stack, detailing each layer of abstraction from user-facing code to hardware execution. We begin at the highest level with the Ket quantum programming platform, which provides an expressive, Python-based interface for algorithm development. We then describe the crucial multi-stage compilation process, which translates hardware-agnostic programs into hardware-compliant circuits by handling gate decomposition, qubit mapping to respect device connectivity, and native gate translation. To illustrate the complete workflow, we present a concrete example, compiling the Grover diffusion operator for a superconducting quantum processor. Finally, we connect the compiled circuit to its physical realization by explaining how native gates are implemented through calibrated microwave pulses. This includes the calibration of single- and two-qubit gates, frequency characterization, and measurement procedures, providing a clear picture of how abstract quantum programs ultimately map onto the physical control of a quantum processor. By providing a detailed blueprint of a complete quantum stack, this work illuminates the critical interplay between software abstractions and physical hardware, establishing a framework for developing practical and performant quantum applications.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングハードウェアのスケールアップが進むにつれ、高レベルのアルゴリズム開発と低レベルの物理量子ビット制御のギャップを埋める堅牢なソフトウェアインフラの必要性がますます重要になっている。 古典コンピューティングに類似したフルスタックのアプローチは、複雑さを管理し、ハードウェアに依存しないプログラミングを可能にし、性能を体系的に最適化するために不可欠である。 本稿では,ユーザ対応コードからハードウェア実行までの抽象化の各レイヤを詳述した,包括的でエンドツーエンドの量子ソフトウェアスタックを提案する。 私たちは、アルゴリズム開発のための表現力豊かなPythonベースのインターフェースを提供するKet量子プログラミングプラットフォームで、最も高いレベルから始めます。 次に、ハードウェアに依存しないプログラムをハードウェア準拠の回路に変換し、ゲート分解、デバイス接続を尊重するqubitマッピング、ネイティブゲート変換を扱う。 完全なワークフローを説明するために、超伝導量子プロセッサ用のGrover拡散演算子をコンパイルする具体例を示す。 最後に,回路を物理化に接続し,キャリブレーションされたマイクロ波パルスによってネイティブゲートがどのように実装されるかを説明する。 これには、単一および2量子ゲートの校正、周波数特性、測定手順が含まれており、量子プログラムが最終的に量子プロセッサの物理的制御にどのようにマッピングされるかを明確に示している。 完全な量子スタックの詳細な青写真を提供することで、ソフトウェア抽象化と物理ハードウェア間の重要な相互作用を照らし、実用的で高性能な量子アプリケーションを開発するためのフレームワークを確立する。

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