論文の概要: Non-Clifford Fusion: T-Gate Optimization for Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13573v1
• Date: Wed, 15 Oct 2025 14:12:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.696723
• Title: Non-Clifford Fusion: T-Gate Optimization for Quantum Simulation
• Title（参考訳）: 非クリフォード核融合:量子シミュレーションのためのTゲート最適化
• Authors: Yingheng Li, Xulong Tang, Paul Hovland, Ji Liu,
• Abstract要約: ハミルトンシミュレーションは複雑なシステムをモデル化するための重要な量子アルゴリズムである。 NCFは、ハミルトンシミュレーションのためのTゲート数とTゲート深さの両方を削減するコンパイルフレームワークである。 NCFは、それぞれTゲート数、Tゲート深さ、クリフォード数の平均57.4%、49.1%、49.0%の減少を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.852772632327335
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hamiltonian simulation is a key quantum algorithm for modeling complex systems. To implement a Hamiltonian simulation, it is typically decomposed into a list of Pauli strings, each corresponds to an RZ rotation gate with many Clifford gates. These RZ gates are generally synthesized into a sequence of Clifford and T gates in fault-tolerant quantum computers, where the T-gate count and T-gate depth are critical metrics for such systems. In this paper, we propose NCF, a compilation framework that reduces both the T-gate count and T-gate depth for Hamiltonian simulation. NCF partitions Pauli strings into groups, where each group can be conjugated (i.e., transformed) into a list of Pauli strings that apply quantum gates on a restricted subset of qubits, allowing for simultaneous synthesis of the whole group and reducing both T-gate count and depth. Experimental results demonstrate that NCF achieves an average reduction of 57.4%, 49.1%, and 49.0% in T-gate count, T-gate depth, and Clifford count, respectively, compared to the state-of-the-art method.
• Abstract（参考訳）: ハミルトンシミュレーションは複雑なシステムをモデル化するための重要な量子アルゴリズムである。 ハミルトニアンシミュレーションを実装するため、通常はパウリ弦のリストに分解され、それぞれ多くのクリフォードゲートを持つRZ回転ゲートに対応する。 これらのRZゲートは一般的に、フォールトトレラント量子コンピュータにおけるクリフォードとTゲートのシーケンスに合成される。 本論文では,ハミルトンシミュレーションのためのTゲート数とTゲート深さの両方を削減するコンパイルフレームワークであるNCFを提案する。 NCFは、パウリ弦を群に分割し、各群を共役(すなわち変換)して、量子ゲートを量子ビットの制限された部分集合に適用するパウリ弦のリストとし、グループ全体の同時合成を可能にし、Tゲート数と深さの両方を減少させる。 実験結果から,NCFのTゲート数,Tゲート深さ,クリフォード数の平均減少率は,最先端法と比較して57.4%,49.1%,49.0%であった。

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