論文の概要: Exploiting Movable Logical Qubits for Lattice Surgery Compilation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04169v1
• Date: Wed, 03 Dec 2025 19:00:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-05 21:11:45.820967
• Title: Exploiting Movable Logical Qubits for Lattice Surgery Compilation
• Title（参考訳）: 格子手術における移動可能な論理量子ビットの探索
• Authors: Laura S. Herzog, Lucas Berent, Aleksander Kubica, Robert Wille,
• Abstract要約: 我々は,論理格子手術CNOTゲートにおいて,移動可能な論理量子ビットをテレポーテーションにより利用することによって,パラダイムシフトを導入する。 数値シミュレーションにより,提案手法は経路回路の深さを大幅に低減できることが示された。 当社のメソッドのオープンソース実装はGitHubで公開されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 43.290156259065554
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Lattice surgery with two-dimensional quantum error correcting codes is among the leading schemes for fault-tolerant quantum computation, motivated by superconducting hardware architectures. In conventional lattice surgery compilation schemes, logical circuits are compiled following a place-and-route paradigm, where logical qubits remain statically fixed in space throughout the computation. In this work, we introduce a paradigm shift by exploiting movable logical qubits via teleportation during the logical lattice surgery CNOT gate. Focusing on lattice surgery with the color code, we propose a proof-of-concept compilation scheme that leverages this capability. Numerical simulations show that the proposed approach can substantially reduce the routed circuit depth compared to standard place-and-route compilation techniques. Our results demonstrate that optimizations based on movable logical qubits are not limited to architectures with physically movable qubits, such as neutral atoms or trapped ions - they are also readily applicable to superconducting quantum hardware. An open-source implementation of our method is available on GitHub https://github.com/munich-quantum-toolkit/qecc.
• Abstract（参考訳）: 2次元の量子誤り訂正符号を用いた格子手術は、超伝導ハードウェアアーキテクチャによって動機付けられたフォールトトレラント量子計算の主要なスキームの一つである。 従来の格子手術のコンパイル方式では、論理回路はプレース・アンド・ルートのパラダイムに従ってコンパイルされる。 本研究では,論理格子ゲートCNOTゲートにおいて,移動可能な論理量子ビットをテレポーテーションにより利用することによって,パラダイムシフトを導入する。 カラーコードを用いた格子手術に焦点をあてて,この機能を利用した概念コンパイル手法を提案する。 数値シミュレーションにより,提案手法は標準的な場所と経路のコンパイル手法と比較して経路回路の深さを大幅に低減できることが示された。 この結果から, 可動量子ビットに基づく最適化は, 中性原子や閉じ込められたイオンなどの物理的に可動な量子ビットを持つアーキテクチャに限らず, 超伝導量子ハードウェアにも容易に適用可能であることが示された。 当社のメソッドのオープンソース実装はGitHub https://github.com/munich-quantum-toolkit/qeccで公開されている。

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