論文の概要: Topological Quantum Compilation Using Mixed-Integer Programming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.09513v1
- Date: Thu, 13 Nov 2025 01:59:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-13 22:34:54.604855
- Title: Topological Quantum Compilation Using Mixed-Integer Programming
- Title（参考訳）: 混合整数計画法によるトポロジカル量子コンパイル
- Authors: Pavel Rytir, Phillip C. Burke, Christos Aravanis, Jiri Vala, Jakub Marecek,
- Abstract要約: 我々は、量子コンパイル問題に対して、混合整数擬似制約付き擬似プログラミングフレームワークを導入する。
この設定では、量子ゲートは、エキゾチックな分数統計を持つ準粒子の素組の列によって実現される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4921396791110477
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce the Mixed-Integer Quadratically Constrained Quadratic Programming framework for the quantum compilation problem and apply it in the context of topological quantum computing. In this setting, quantum gates are realized by sequences of elementary braids of quasiparticles with exotic fractional statistics in certain two-dimensional topological condensed matter systems, described by effective topological quantum field theories. We specifically focus on a non-semisimple version of topological field theory, which provides a foundation for an extended theory of Ising anyons and which has recently been shown by Iulianelli et al., Nature Communications {\bf 16}, 6408 (2025), to permit universal quantum computation. While the proofs of this pioneering result are existential in nature, the mixed integer programming provides an approach to explicitly construct quantum gates in topological systems. We demonstrate this by focusing specifically on the entangling controlled-NOT operation, and its local equivalence class, using braiding operations in the non-semisimple Ising system. This illustrates the utility of the Mixed-Integer Quadratically Constrained Quadratic Programming for topological quantum compilation.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 量子コンパイル問題に対して, 混合整数の制約付き擬似プログラミングフレームワークを導入し, トポロジカル量子コンピューティングの文脈で適用する。
この設定では、量子ゲートは、有効トポロジカル量子場理論によって記述された特定の2次元トポロジカル凝縮物質系において、エキゾチックな分数統計を持つ準粒子の素組の列によって実現される。
具体的には、Iulianelli et al , Nature Communications {\bf 16}, 6408 (2025) によって最近示されたIsing anyonsの拡張理論の基礎を提供する位相場理論の非半単純バージョンに焦点を当てる。
この先駆的な結果の証明は本質的に存在するが、混合整数計画法はトポロジカルシステムにおいて量子ゲートを明示的に構築するアプローチを提供する。
非半単純イジングシステムにおいて, 係留制御NOT演算とその局所同値クラスに着目して, 本手法を実証する。
このことは、トポロジカル量子コンパイルにおける混合整数二次計画法(Mixed-Integer Quadratically Constrained Quadratic Programming)の有用性を示している。
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