論文の概要: Compiler design for hardware specific decomposition optimizations, tailored to diamond NV centers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.14339v1
• Date: Tue, 18 Nov 2025 10:48:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-19 16:23:53.057878
• Title: Compiler design for hardware specific decomposition optimizations, tailored to diamond NV centers
• Title（参考訳）: ダイヤモンドNV中心に適したハードウェア特異的分解最適化のためのコンパイラ設計
• Authors: Folkert de Ronde, Stephan Wong, Sebastian Feld,
• Abstract要約: ダイヤモンドNV中心特定命令を用いた量子コンピュータ用コンパイラを提案する。 我々のコンパイラは、従来の命令で状態トモグラフィと測定に基づく操作を実行できるので、一般的なコンパイラの上に追加します。 この結果から,古典命令と量子命令を統合したコンパイラの開発に成功した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7856998585396422
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Advances in quantum algorithms as well as in control hardware designs are continuously being made. These quantum algorithms, expressed as quantum circuits, need to be translated to a set of instructions from a defined quantum instruction-set architecture (ISA), which are executed by the control hardware. These translations can be done by a compiler, targeting different qubit technologies. Specifically for diamond NV centers, no compiler exists to perform this translation. Therefore, in this paper we present a compiler designed for quantum computers utilizing diamond NV center specific instructions, such as direct carbon control and partial swaps, to reduce execution times and gate count. Additionally, our compiler adds on top of general compilers by allowing classical instructions to perform state tomography and measurement-based operations. The output of the compiler is tested in a diamond NV center specific simulator. Comparing a general compiler output with the diamond NV center specific output of our compiler while applying decoherence and depolarization noise showed reduced noise effects due to diamond specific decomposition. The compiler was also tested to perform state tomography and measurement-based operations, which showed to be functional. Our results show that we have successfully created a compiler with integrated classical and quantum instructions support, which can improve circuit execution fidelity by utilizing diamond specific optimizations.
• Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムや制御ハードウェアの設計の進歩は継続的に行われている。 これらの量子アルゴリズムは量子回路として表現され、制御ハードウェアによって実行される定義された量子命令セットアーキテクチャ(ISA)から一連の命令に変換される必要がある。 これらの翻訳は、異なるキュービット技術をターゲットにしたコンパイラによって行うことができる。 特にダイヤモンドNV中心では、この変換を行うコンパイラは存在しない。 そこで本稿では, 直接炭素制御や部分スワップといったダイヤモンドNV中心の命令を利用した量子コンピュータ用コンパイラを提案し, 実行時間とゲート数を削減する。 さらに、従来の命令で状態トモグラフィや計測に基づく操作を実行できるので、コンパイラは一般的なコンパイラの上に追加します。 コンパイラの出力は、ダイヤモンドNV中心特定シミュレータでテストされる。 一般のコンパイラ出力とダイアモンドNV中心比出力を比較し,デコヒーレンスとデポラライゼーションノイズを適用した結果,ダイアモンド比分解によるノイズ効果は低下した。 コンパイラはまた、状態トモグラフィと測定に基づく操作を実行するためにテストされた。 提案手法は,古典的命令と量子的命令を統合したコンパイラを試作し,ダイヤモンド比最適化を利用して回路の動作精度を向上できることを示した。

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