論文の概要: Scheduling Lattice Surgery with Magic State Cultivation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06484v1
• Date: Sat, 06 Dec 2025 16:16:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.378112
• Title: Scheduling Lattice Surgery with Magic State Cultivation
• Title（参考訳）: マジックステート培養による格子手術のスケジューリング
• Authors: Steven Hofmeyr, Mathias Weiden, Justin Kalloor, John Kubiatowicz, Costin Iancu,
• Abstract要約: 表面符号を用いたフォールトトレラント量子計算は、非クリフォード演算の効率的なスケジューリングに依存する。 ルーティング操作のためのマジックステート培養キュービットを動的に再利用するPure Magicスケジューリングを導入する。 17個のベンチマーク回路による評価により,従来のバスルーティングに比べてスケジューリング効率が19%から223%向上した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4558867025190718
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fault-tolerant quantum computation using surface codes relies on efficient scheduling of non-Clifford operations, realized via the injection of magic states produced through a probabilistic process that dominates spacetime costs. Existing scheduling approaches use dedicated bus qubits for routing and separate peripheral ancilla qubit factories for magic state preparation, leading to inefficient resource utilization. With the advent of magic state cultivation, preparation qubits can be placed anywhere within the surface code architecture. We introduce Pure Magic scheduling, which dynamically re-purposes magic state cultivation qubits for routing operations, eliminating dedicated bus infrastructure. By interrupting cultivation when qubits are needed for routing, Pure Magic naturally favors shorter cultivation times while ensuring no ancilla qubit remains idle. Our evaluation across 17 benchmark circuits improves scheduling efficiency by 19% to 223% compared to traditional bus routing and decreases average magic state preparation time by 2.6x to 9.7x. Benefits scale with circuit parallelism, making Pure Magic particularly valuable for highly parallel quantum algorithms. The Pure Magic architecture represents a paradigm shift from static to dynamic, demand-driven scheduling in fault-tolerant quantum architectures.
• Abstract（参考訳）: 表面符号を用いたフォールトトレラント量子計算は、時空コストを支配する確率過程を通じて生成されるマジック状態の注入によって実現された、非クリフォード演算の効率的なスケジューリングに依存している。 既存のスケジューリング手法では、ルーティングに専用バスキュービットを使用し、周辺アンシラキュービット工場をマジック状態の準備に分離することで、非効率な資源利用を実現している。 マジックステート栽培の出現により、準備キュービットは表面コードアーキテクチャのどこにでも配置できる。 本稿では、ルーティング操作のためのマジックステート培養キュービットを動的に再利用し、専用のバスインフラをなくすPure Magicスケジューリングを提案する。 ルーティングにクビットが必要なときの栽培を中断することで、Pure Magicは自然に短い栽培時間を好んでおり、アンシラのクビットがアイドル状態にならないようにしている。 17個のベンチマーク回路による評価により,従来のバスルーティングに比べて19%から223%のスケジューリング効率が向上し,平均魔法状態作成時間を2.6倍から9.7倍に短縮した。 回路並列性によってスケールする利点があり、Pure Magicは高並列量子アルゴリズムに特に有用である。 Pure Magicアーキテクチャは、フォールトトレラントな量子アーキテクチャにおける静的から動的、要求駆動のスケジューリングへのパラダイムシフトを表している。

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