論文の概要: Quantum Circuit Pre-Synthesis: Learning Local Edits to Reduce $T$-count

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.19738v1
• Date: Tue, 27 Jan 2026 15:58:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-28 15:26:51.381504
• Title: Quantum Circuit Pre-Synthesis: Learning Local Edits to Reduce $T$-count
• Title（参考訳）: 量子回路プレシンセシス:ローカル編集を学習して$T$-countを削減
• Authors: Daniele Lizzio Bosco, Lukasz Cincio, Giuseppe Serra, M. Cerezo,
• Abstract要約: 局所合成アプローチは、大きな回路をサブ構造に分解することで、一般に大きな回路をコンパイルするために用いられる。 我々は,回路等価性を保存するローカル編集セットを前提として,RLエージェントを用いて有効なシーケンスを識別する戦略であるtextscQ-PreSynを提案する。 実験結果は、最大25キュービットの回路上でのT$カウントを20%削減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6195650245658724
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Compiling quantum circuits into Clifford+$T$ gates is a central task for fault-tolerant quantum computing using stabilizer codes. In the near term, $T$ gates will dominate the cost of fault tolerant implementations, and any reduction in the number of such expensive gates could mean the difference between being able to run a circuit or not. While exact synthesis is exponentially hard in the number of qubits, local synthesis approaches are commonly used to compile large circuits by decomposing them into substructures. However, composing local methods leads to suboptimal compilations in key metrics such as $T$-count or circuit depth, and their performance strongly depends on circuit representation. In this work, we address this challenge by proposing \textsc{Q-PreSyn}, a strategy that, given a set of local edits preserving circuit equivalence, uses a RL agent to identify effective sequences of such actions and thereby obtain circuit representations that yield a reduced $T$-count upon synthesis. Experimental results of our proposed strategy, applied on top of well-known synthesis algorithms, show up to a $20\%$ reduction in $T$-count on circuits with up to 25 qubits, without introducing any additional approximation error prior to synthesis.
• Abstract（参考訳）: Clifford+$T$ Gatesに量子回路をコンパイルすることは、安定器符号を用いたフォールトトレラント量子コンピューティングにおける中心的なタスクである。 短期的には、$T$ゲートは耐障害実装のコストを支配し、そのような高価なゲートの数を減らすことは、回路を走らせるかどうかの差を意味する可能性がある。 正確な合成は量子ビットの数では指数関数的に難しいが、局所合成法は一般に、それらをサブ構造に分解することで大きな回路をコンパイルするために用いられる。 しかし、ローカルメソッドを構成すると、$T$-countやサーキットディープといった重要なメトリクスのサブ最適コンパイルが発生し、その性能は回路表現に強く依存する。 本研究では、回路等価性を保持する局所編集セットを与えられた場合、RLエージェントを用いてこれらの動作の効果的なシーケンスを同定し、合成時にT$カウントを減少させる回路表現を得るという方法を提案する。 提案手法をよく知られた合成アルゴリズムに応用した実験結果から,25キュービットの回路上では,合成に先立って追加の近似誤差を導入することなく,最大$T$カウントを20倍に削減できることがわかった。

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