論文の概要: Stabilizers for Compiling Logical Circuits under Hardware Constraints

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.25042v1
• Date: Mon, 27 Apr 2026 22:48:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-29 16:49:17.622578
• Title: Stabilizers for Compiling Logical Circuits under Hardware Constraints
• Title（参考訳）: ハードウェア制約下で論理回路をコンパイルするための安定化器
• Authors: Jack Weinberg, Narayanan Rengaswamy,
• Abstract要約: 量子コンピュータ上で量子アルゴリズムを実装するためには、フォールトトレランスとコンパイルという2つの問題を克服しなければならない。 エラー訂正コードによる前者問題に対する対処は,後者の解法において,より柔軟性が高いことを示す。 計算の観点では、あるターゲットと論理的に等価な演算子を実装するのに十分だが、コンパイルの観点からは、ある選択は他の演算子よりも好まれるかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8594140167290097
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: To implement quantum algorithms on a quantum computer, we must overcome the twin problems of fault-tolerance -- how can we realize a relatively noiseless computation by cleverly combining noisy components? -- and compilation -- how can we realize an arbitrary quantum algorithm given the basic operations available on the quantum device at hand? We show how treating the former problem via error-correcting codes enables greater flexibility in resolving the latter. Specifically, we explicitly leverage the fact that error-correcting codes introduce redundancy which renders physically distinct operators logically indistinguishable. In terms of computation, it suffices to implement any operator logically equivalent to some target, yet from a compilation perspective, certain choices may be preferable to others. Our novel contribution is making this intuition precise in the general setting of the special unitary group. In particular, we describe how to reduce the problem of making a compilation-ideal choice to a least squares problem and provide a closed form solution thereof. Using our framework, it is possible to circumvent inserting costly swaps to adhere to hardware connectivity; instead, we could realize the logical target through a distinct physical Hamiltonian that is natively accessible. We elucidate our approach using the $[[4,2,2]]$ code. We discuss connections to compressed sensing that may pave the way to efficient compilation leveraging physical degrees of freedom.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータに量子アルゴリズムを実装するためには、フォールトトレランスという2つの問題を克服しなければならない -- ノイズの多いコンポーネントを巧みに組み合わせて比較的ノイズのない計算を実現するには、どうすればいいのか? エラー訂正コードによる前者問題に対する対処は,後者の解法において,より柔軟性が高いことを示す。 具体的には、誤り訂正符号が物理的に異なる演算子を論理的に区別できない冗長性をもたらすという事実を明示的に活用する。 計算の観点では、あるターゲットと論理的に等価な演算子を実装するのに十分だが、コンパイルの観点からは、ある選択は他の演算子よりも好まれるかもしれない。 我々の新しい貢献は、この直観を特殊ユニタリ群の一般的な設定において正確にすることである。 特に、コンパイルイデアルの選択を最小二乗問題にする方法を述べ、その閉形式解を提供する。 我々のフレームワークを利用することで、ハードウェア接続に準拠するためにコストのかかるスワップを挿入することを回避できる。 私たちは $[[4,2,2]] のコードを使ってアプローチを解明します。 我々は、物理的自由度を利用した効率的なコンパイルの道を開くことができる圧縮センシングへの接続について議論する。

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