論文の概要: Co-Designing Quantum Codes with Transversal Diagonal Gates via Multi-Agent Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.20728v1
- Date: Thu, 23 Oct 2025 16:45:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 03:08:18.427574
- Title: Co-Designing Quantum Codes with Transversal Diagonal Gates via Multi-Agent Systems
- Title（参考訳）: マルチエージェントシステムによる対角ゲート付き量子符号の共設計
- Authors: Xi He, Sirui Lu, Bei Zeng,
- Abstract要約: 我々は、所定の対角ゲートを持つ量子符号を共設計するマルチエージェント・ヒューマン・イン・ザ・ループワークフローを提案する。
このワークフローはGPT-5を使っており、RA(https://texra.ai)-マルチエージェントリサーチアシスタントプラットフォームで実装されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5948632947109136
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present a multi-agent, human-in-the-loop workflow that co-designs quantum codes with prescribed transversal diagonal gates. It builds on the Subset-Sum Linear Programming (SSLP) framework (arXiv:2504.20847), which partitions basis strings by modular residues and enforces $Z$-marginal Knill-Laflamme (KL) equalities via small LPs. The workflow is powered by GPT-5 and implemented within TeXRA (https://texra.ai)-a multi-agent research assistant platform that supports an iterative tool-use loop agent and a derivation-then-edit workflow reasoning agent. We work in a LaTeX-Python environment where agents reason, edit documents, execute code, and synchronize their work to Git/Overleaf. Within this workspace, three roles collaborate: a Synthesis Agent formulates the problem; a Search Agent sweeps/screens candidates and exactifies numerics into rationals; and an Audit Agent independently checks all KL equalities and the induced logical action. As a first step we focus on distance $d=2$ with nondegenerate residues. For code dimension $K\in\{2,3,4\}$ and $n\le6$ qubits, systematic sweeps yield certificate-backed tables cataloging attainable cyclic logical groups-all realized by new codes-e.g., for $K=3$ we obtain order $16$ at $n=6$. From verified instances, Synthesis Agent abstracts recurring structures into closed-form families and proves they satisfy the KL equalities for all parameters. It further demonstrates that SSLP accommodates residue degeneracy by exhibiting a new $((6,4,2))$ code implementing the transversal controlled-phase $diag(1,1,1,i)$. Overall, the workflow recasts diagonal-transversal feasibility as an analytical pipeline executed at scale, combining systematic enumeration with exact analytical reconstruction. It yields reproducible code constructions, supports targeted extensions to larger $K$ and higher distances, and leads toward data-driven classification.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、所定の対角ゲートを持つ量子符号を共設計するマルチエージェント・ヒューマン・イン・ザ・ループワークフローを提案する。
Subset-Sum Linear Programming (SSLP) フレームワーク (arXiv:2504.20847) 上に構築されており、基本文字列をモジュラー残基で分割し、小さなLPでZ$-marginal Knill-Laflamme (KL) の等価性を強制する。
ワークフローは GPT-5 をベースとして,TeXRA (https://texra.ai) - 反復ツール使用ループエージェントと導出処理ワークフロー推論エージェントをサポートするマルチエージェントリサーチアシスタントプラットフォーム内に実装されている。
私たちはLaTeX-Python環境で作業しており、エージェントはドキュメントを推論し、編集し、コードを実行し、それらの作業をGit/Overleafに同期します。
このワークスペース内では、3つの役割が連携する: 合成エージェントが問題を定式化し、検索エージェントが候補を検索し、数値を合理化し、監査エージェントは、すべてのKL平等と引き起こされた論理的アクションを独立にチェックする。
最初のステップとして、非退化残基を持つ距離 $d=2$ に焦点を当てる。
コードディメンションが$K\in\{2,3,4\}$と$n\le6$ qubitsの場合、システマティックスイープは証明書に支えられたテーブルを出力し、達成可能な巡回論理群をカタログ化する。
検証された例から、合成エージェントは繰り返し構造を閉形式族に抽象化し、すべてのパラメータのKL等式を満たすことを証明している。
さらに、SSLPは、新しい$(6,4,2)のコードで、transversal controlled-phase $diag(1,1,1,i)$を実装することで、残余の縮退を許容することを示した。
全体として、ワークフローは対角的-横断的実現可能性を、大規模に実行される分析パイプラインとして再キャストし、体系的列挙と正確な分析的再構成を組み合わせた。
再現可能なコード構造を出力し、ターゲット拡張をK$以上の距離までサポートし、データ駆動型分類へと導く。
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