論文の概要: Achieving Utility-Scale Applications through Full Stack Co-Design of Fault Tolerant Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26547v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 14:39:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.860882
• Title: Achieving Utility-Scale Applications through Full Stack Co-Design of Fault Tolerant Quantum Computers
• Title（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピュータのフルスタック共設計によるユーティリティスケールアプリケーションの実現
• Authors: Katerina Gratsea, Matthew Otten,
• Abstract要約: 我々は、量子コンピュータが実際にグリーンエネルギー生産のCO$$利用にどのように取り組むかを示す。 22年間からわずか1日で量子ランタイムをダウンさせ、これまでの最先端の作業から7.9e03の大幅な削減を実現しました。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing promises revolutionary advances in modeling materials and molecules. However, the up-to-date runtime estimates for utility-scale applications on certain quantum hardware systems are in the order of years rendering quantum computations impractical. Our work incorporates state-of-the-art innovations in all key aspects of the fault-tolerant quantum computing (FTQC) stack to show how quantum computers could realistically and practically tackle CO$_2$ utilization for green energy production. We bring down the quantum computation runtime from 22 years to just 1 day, achieving a significant 7.9e03 reduction from previous state-of-the-art work. This reduction renders the quantum computation feasible, challenges state-of-the-art classical methods and results to a predicted run-time quantum advantage. We provide a rigorous analysis of how different innovations across the stack combine to provide such reductions. Our work provides strong evidence that all layers of FTQC are crucial in the quest for quantum advantage. Our analysis can be applied to related problems on FTQC and for any type of quantum architecture. Our methodology connects quantum algorithms to applications of positive real-world impact and leads to compelling evidence of achievable quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、物質や分子のモデリングにおける革命的な進歩を約束する。 しかしながら、特定の量子ハードウェアシステム上でのユーティリティスケールアプリケーションに対する最新のランタイム推定は、数年に渡り量子計算を非現実的にレンダリングしている。 我々の研究は、フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)スタックのすべての重要な側面において最先端のイノベーションを取り入れ、量子コンピュータがグリーンエネルギー生産におけるCO$2$の利用に現実的かつ実践的に取り組むことができるかを示す。 我々は22年間からわずか1日で量子計算ランタイムをダウンさせ、これまでの最先端の作業から7.9e03の大幅な削減を実現した。 この還元により、量子計算は実現可能となり、最先端の古典的手法に挑戦し、予測された実行時の量子優位性をもたらす。 スタック全体の異なるイノベーションがどのように結合し、そのような削減をもたらすか、厳密な分析を提供する。 我々の研究は、FTQCのすべての層が量子優位性の探求に不可欠であることを示す強力な証拠を提供する。 我々の分析はFTQCとあらゆる種類の量子アーキテクチャの関連問題に適用できる。 提案手法は, 量子アルゴリズムと正の実世界影響の応用を結びつけ, 達成可能な量子優位性を示す説得力のある証拠となる。

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