論文の概要: HOPPS: Hardware-Aware Optimal Phase Polynomial Synthesis with Blockwise Optimization for Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.18770v1
• Date: Mon, 24 Nov 2025 05:07:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-25 18:34:25.024036
• Title: HOPPS: Hardware-Aware Optimal Phase Polynomial Synthesis with Blockwise Optimization for Quantum Circuits
• Title（参考訳）: HOPPS:量子回路のブロックワイズ最適化によるハードウェア対応最適位相多項式合成
• Authors: Xinpeng Li, Ji Liu, Shuai Xu, Paul Hovland, Vipin Chaudhary,
• Abstract要約: 本稿ではハードウェア対応の最適位相合成アルゴリズムであるHOPPSを紹介する。 CNOT数または深さ最適性を有するCNOT,Rzブロックを生成することができる。 大規模なQAOA回路では、Qiskitによるマッピングの後、CNOT数と深さを44.4%、42.4%まで削減することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.068472784717294
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Blocks composed of {CNOT, Rz} are ubiquitous in modern quantum applications, notably in circuits such as QAOA ansatzes and quantum adders. After compilation, many of them exhibit large CNOT counts or depths, which lowers fidelity. Therefore, we introduce HOPPS: a SAT-based hardware-aware optimal phase polynomial synthesis algorithm that could generate {CNOT, Rz} blocks with CNOT count or depth optimality. Sometime {CNOT, Rz} blocks are large, such as in QAOA ansatzes, HOPPS's pursuit of optimality limits its scalability. To address this issue, we introduce an iterative blockwise optimization strategy: large circuits are partitioned into smaller blocks, each block is optimally refined, and the process is repeated for several iterations. Empirical results show that HOPPS is more efficient comparing with existing near optimal synthesis tools. Used as a peephole optimizer, HOPPS reduces the CNOT count by up to 50.0% and the CNOT depth by up to 57.1% under OLSQ. For large QAOA circuit, after mapping by Qiskit, circuit can be reduced CNOT count and depth by up to 44.4% and 42.4% by our iterative blockwise optimization. Index Terms-Phase Polynomial, Quantum Circuit Synthesis, Quantum Circuit Optimization.
• Abstract（参考訳）: CNOT, Rz} から構成されるブロックは、現代の量子応用、特にQAOAアンサーゼや量子加算器のような回路においてユビキタスである。 コンパイル後、その多くが大きなCNOT数または深さを示し、忠実度が低下する。 そこで, SATをベースとしたハードウェア対応最適位相多項式合成アルゴリズムであるHOPPSを導入し, CNOTカウントや深さ最適性を備えた {CNOT, Rz} ブロックを生成する。 時折 {CNOT, Rz} ブロックは大きいが、例えば QAOA アンサーゼでは HOPPS の最適性の追求はスケーラビリティを制限している。 この問題に対処するために,我々は,大規模回路を小さなブロックに分割し,各ブロックを最適に洗練し,数回繰り返し繰り返すという,反復的ブロックワイズ最適化戦略を導入する。 実験により、HOPPSは既存の最適合成ツールと比較して効率が良いことが示された。 ピープホールオプティマイザとして使用されるHOPPSは、CNOTの数を最大50.0%、CNOTの深さを最大57.1%減らす。 大規模なQAOA回路では、Qiskitによるマッピング後、繰り返しブロックワイズ最適化によりCNOT数と深さを44.4%、42.4%削減できる。 指数項-位相多項式、量子回路合成、量子回路最適化

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