論文の概要: A Compilation Framework for Quantum Circuits with Mid-Circuit Measurement Error Awareness

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.10921v1
• Date: Fri, 14 Nov 2025 03:17:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-17 22:42:18.411334
• Title: A Compilation Framework for Quantum Circuits with Mid-Circuit Measurement Error Awareness
• Title（参考訳）: 中間回路計測誤差を考慮した量子回路のコンパイルフレームワーク
• Authors: Ming Zhong, Zhemin Zhang, Xiangyu Ren, Chenghong Zhu, Siyuan Niu, Zhiding Liang,
• Abstract要約: 中間回路計測(MCM)は量子プロセッサにおける量子ビットの再利用と動的制御の機能を提供する。 MCMは、測定によって引き起こされるクロストーク、アイドリング・キュービットのデコヒーレンス、リセットの不完全性など、いくつかのエラーの原因を導入している。 本稿では,MCMを意識したレイアウト,ルーティング,スケジューリングを行うコンパイルフレームワークMERAを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.15910504138858
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Mid-circuit measurement (MCM) provides the capability for qubit reuse and dynamic control in quantum processors, enabling more resource-efficient algorithms and supporting error-correction procedures. However, MCM introduces several sources of error, including measurement-induced crosstalk, idling-qubit decoherence, and reset infidelity, and these errors exhibit pronounced qubit-dependent variability within a single device. Since existing compilers such as the Qiskit-compiler and QR-Map (the state-of-art qubit reuse compiler) do not account for this variability, circuits with frequent MCM operations often experience substantial fidelity loss. In thie paper, we propose MERA, a compilation framework that performs MCM-error-aware layout, routing, and scheduling. MERA leverages lightweight profiling to obtain a stable per-qubit MCM error distribution, which it uses to guide error-aware qubit mapping and SWAP insertions. To further mitigate MCM-related decoherence and crosstalk, MERA augments as-late-as-possible scheduling with context-aware dynamic decoupling. Evaluated on 27 benchmark circuits, MERA achieves 24.94% -- 52.00% fidelity improvement over the Qiskit compiler (optimization level 3) without introducing additional overhead. On QR-Map-generated circuits, it improves fidelity by 29.26% on average and up to 122.58% in the best case, demonstrating its effectiveness for dynamic circuits dominated by MCM operations.
• Abstract（参考訳）: 中間回路計測(MCM)は、量子プロセッサにおける量子ビットの再利用と動的制御機能を提供し、よりリソース効率のよいアルゴリズムを可能にし、エラー訂正手順をサポートする。 しかし、MCMは、測定によるクロストーク、アイドリング・キュービットのデコヒーレンス、リセットの不整合など、いくつかのエラー源を導入し、これらのエラーは1つのデバイスで顕著なクビット依存性の変動を示す。 Qiskit-compilerやQR-Map(最先端のqubit再利用コンパイラ)のような既存のコンパイラは、この変動を考慮していないため、MCM操作が頻繁に行われる回路は、かなりの忠実さの損失を経験することが多い。 本稿では,MCMを意識したレイアウト,ルーティング,スケジューリングを行うコンパイルフレームワークMERAを提案する。 MERAは軽量なプロファイリングを利用して、エラー対応キュービットマッピングとSWAP挿入をガイドする安定なMCM誤差分布を得る。 MCM関連のデコヒーレンスとクロストークをさらに緩和するため、MERAはコンテキスト対応の動的デカップリングによるラッチ・アズ・ア・プラシブルなスケジューリングを強化した。 27のベンチマーク回路で評価され、MERAは追加のオーバーヘッドを導入することなく、Qiskitコンパイラ(最適化レベル3)よりも24.94% -- 52.00%の忠実度向上を達成した。 QRマップ生成回路では、平均29.26%、最高122.58%の忠実度が向上し、MCM操作が支配する動的回路の有効性を示す。

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