論文の概要: End-to-End Fidelity Analysis of Quantum Circuit Optimization: From Gate-Level Transformations to Pulse-Level Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.20871v1
- Date: Sat, 17 Jan 2026 18:15:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-02 02:21:38.578138
- Title: End-to-End Fidelity Analysis of Quantum Circuit Optimization: From Gate-Level Transformations to Pulse-Level Control
- Title（参考訳）: 量子回路最適化のエンドツーエンド忠実度解析:ゲートレベル変換からパルスレベル制御へ
- Authors: Rylan Malarchick,
- Abstract要約: 完全コンパイルスタックにおける量子回路の忠実度を包括的に解析する。
ゲートキャンセル, 通勤, 回転, アイデンティティ除去の4つの最適化パスの忠実度への影響を評価する。
IQM Garnet 20-qubit プロセッサ上でのハードウェア実行による検証を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a comprehensive analysis of quantum circuit fidelity across the full compilation stack, from high-level gate optimization through pulse-level control. Using a modular integration framework connecting a C++ circuit optimizer with Lindblad-based pulse simulation, we systematically evaluate the fidelity impact of four optimization passes: gate cancellation, commutation, rotation merging, and identity elimination, on IQM Garnet hardware parameters. Our simulation campaign spanning 371 circuit runs reveals that gate cancellation provides the most significant improvement (68\% of circuits improved, 14,024 gates eliminated), while pulse duration exhibits the strongest negative correlation with process fidelity ($r = -0.74$, $R^2 = 0.55$). We validate these findings through hardware execution on the IQM Resonance Garnet 20-qubit processor, demonstrating 70\% gate reduction on QFT circuits with 100\% job success rate (8 executions). Our open-source framework enables reproducible benchmarking of quantum compilation pipelines.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,高レベルゲート最適化からパルスレベル制御に至るまで,全コンパイルスタックにおける量子回路の忠実度を包括的に解析する。
我々は,C++回路オプティマイザとリンドブラッドに基づくパルスシミュレーションを接続するモジュール型統合フレームワークを用いて,IQM Garnetハードウェアパラメータ上でのゲートキャンセル,通勤,回転マージ,アイデンティティ除去の4つの最適化パスの忠実度の影響を系統的に評価した。
371個の回路にまたがるシミュレーションキャンペーンでは、ゲートキャンセルが最も顕著な改善(68 %の回路改善、14,024 個のゲート除去)を示し、パルス長はプロセス忠実度(r = -0.74$, $R^2 = 0.55$)と最大の負の相関を示す。
IQM 共振ガーネット 20-qubit プロセッサ上でのハードウェア実行によるこれらの結果の検証を行い,100-% のジョブ成功率 (8 実行) で QFT 回路上で70-% のゲート低減を実証した。
我々のオープンソースフレームワークは、量子コンパイルパイプラインの再現可能なベンチマークを可能にする。
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