論文の概要: Space-Time Optimisations for Early Fault-Tolerant Quantum Computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.08848v1
- Date: Thu, 13 Nov 2025 01:11:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-13 22:34:54.253963
- Title: Space-Time Optimisations for Early Fault-Tolerant Quantum Computation
- Title（参考訳）: 早期耐故障量子計算のための時空間最適化
- Authors: Sanaa Sharma, Prakash Murali,
- Abstract要約: 我々は,初期のFTQCシステムのニーズに合わせて,コンパイル技術を開発した。
我々の研究は、理論的な下界に対するキュービットの53%削減に対して、平均1.2倍の実行時間で結果を提供する。
業界が今後数年間に数十から数百の論理量子ビットを持つFTQCシステムを開発していくにつれ、我々の研究は広く役立つ可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.30079490585515334
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fault-tolerance is the future of quantum computing, ensuring error-corrected quantum computation that can be used for practical applications. Resource requirements for fault-tolerant quantum computing (FTQC) are daunting, and hence, compilation techniques must be designed to ensure resource efficiency. There is a growing need for compilation strategies tailored to the early FTQC regime, which refers to the first generation of fault-tolerant machines operating under stringent resource constraints of fewer physical qubits and limited distillation capacity. Present-day compilation techniques are largely focused on overprovisioning of routing paths and make liberal assumptions regarding the availability of distillation factories. Our work develops compilation techniques that are tailored to the needs of early FTQC systems, including distillation-adaptive qubit layouts and routing techniques. In particular, we show that simple greedy heuristics are extremely effective for this problem, offering up to 60% reduction in the number of qubits compared to prior works. Our techniques offer results with an average overhead of 1.2X in execution time for a 53% reduction in qubits against the theoretical lower bounds. As the industry develops early FTQC systems with tens to hundreds of logical qubits over the coming years, our work has the potential to be widely useful for optimising program executions.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレランス(英: Fault-tolerance)は、量子コンピューティングの未来であり、実用的な用途に使用できる誤り訂正量子計算を保証する。
フォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)のリソース要件は大変なものであり、そのため、コンパイル技術はリソース効率を確保するために設計されなければならない。
FTQCの初期体制に適合したコンパイル戦略の必要性は増大しており、これは物理量子ビットが少なく、蒸留能力が制限された厳格なリソース制約の下で稼働するフォールトトレラントマシンの第1世代を指す。
現代のコンピレーション技術は、経路のオーバープロビジョンと蒸留工場の利用可能性に関するリベラルな仮定に重点を置いている。
本研究は、蒸留適応量子ビットレイアウトやルーティング技術など、初期のFTQCシステムのニーズに合わせたコンパイル手法を開発する。
特に, 単純なグリーディヒューリスティックスは, 従来の研究に比べて最大60%の量子ビット数の削減が可能であり, この問題に対して極めて有効であることを示す。
提案手法は,理論的下界に対するキュービットの53%削減に対して,実行時間平均1.2倍のオーバーヘッドで結果を提供する。
産業が今後数年間に数十から数百の論理量子ビットを持つFTQCシステムを開発していくにつれ、我々の研究はプログラム実行の最適化に広く役立つ可能性がある。
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