論文の概要: Resource Estimation via Efficient Compilation of Key Quantum Primitives

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.01376v1
• Date: Wed, 01 Apr 2026 20:36:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-03 14:21:09.966903
• Title: Resource Estimation via Efficient Compilation of Key Quantum Primitives
• Title（参考訳）: 鍵量子プリミティブの効率的なコンパイルによる資源推定
• Authors: Colin Campbell, Rich Rines, Victory Omole, Tina Oberoi, Palash Goiporia, Rayat Roy, R. Peyton Cline, Eric B. Jones, Teague Tomesh,
• Abstract要約: リソース推定は、フォールトトレラント量子コンピュータを評価する上で重要な課題である。 本稿では,量子リソース推定のためのコンパイル駆動フレームワークを提案する。 移動へのアクセスは、耕作と重要な門の時間を節約できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15169059475563407
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Resource estimation is a significant challenge in evaluating fault tolerant quantum computers. Existing approaches often rely on either fixed architectural assumptions or coarse analytical models that fail to capture the interaction between hardware constraints and circuit compilation. This challenge is particularly acute for neutral atom quantum computers, where architectural features such as atom movement, measurement zones, and multi-species arrays introduce a broad design space for implementing fault tolerant computation. Addressing the need for a tighter feedback loop between hardware design and practical application development, we present a compilation-driven framework for quantum resource estimation that translates arbitrary quantum circuits into logical primitive operations with known physical resource costs. This framework allows for easily configurable hardware assumptions that enable rapid comparison of different architectural design choices. We apply our approach to two early fault tolerant quantum simulation and optimization workloads, assuming the use of the surface code, revealing several architectural trends. While the production of magic states continues to be the dominant source of overhead for these benchmarks, access to movement can save time on cultivation and important transversal gates. As problem size grows, routing and qubit movement become dominant bottlenecks, highlighting the need for movement-aware compiler optimizations and frugal routing strategies. Finally, our results suggest that neutral atom architectures combining dual-species arrays with controlled qubit movement offer a promising path toward near-term advantage on fault tolerant devices.
• Abstract（参考訳）: リソース推定は、フォールトトレラント量子コンピュータを評価する上で重要な課題である。 既存のアプローチは、ハードウェアの制約と回路のコンパイルの間の相互作用を捉えるのに失敗する、固定されたアーキテクチャの仮定か粗い分析モデルのいずれかに依存していることが多い。 特に中性原子量子コンピュータでは、原子移動、測定ゾーン、複数種配列といったアーキテクチャ上の特徴がフォールトトレラント計算を実装するための広い設計空間を導入している。 ハードウェア設計と実用的なアプリケーション開発の間のフィードバックループの強化の必要性に対処し、任意の量子回路を既知の物理リソースコストで論理的プリミティブな演算に変換する、量子リソース推定のためのコンパイル駆動フレームワークを提案する。 このフレームワークは、容易に構成可能なハードウェアの仮定を可能にし、異なるアーキテクチャ設計の選択肢を迅速に比較することができる。 我々は,2つの早期フォールトトレラント量子シミュレーションと最適化作業に適用し,表面コードの使用を想定し,いくつかのアーキテクチャ動向を明らかにした。 マジックステートの生成は、これらのベンチマークのオーバヘッドの主要な原因であり続けているが、運動へのアクセスは、栽培と重要な横断ゲートの時間を節約することができる。 問題のサイズが大きくなるにつれて、ルーティングとキュービットの移動が主要なボトルネックとなり、ムーブメント対応コンパイラ最適化とフラガールーティング戦略の必要性が強調される。 最後に,2種の原子配列と制御された量子ビット運動を組み合わせた中性原子構造が,耐故障性デバイスに対する短期的優位性をもたらすことが示唆された。

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