論文の概要: GeneCS: Synthesizing Resource-Efficient Code Surgery for Arbitrary Quantum Stabilizer Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.21746v1
• Date: Wed, 20 May 2026 21:17:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-22 16:35:41.99668
• Title: GeneCS: Synthesizing Resource-Efficient Code Surgery for Arbitrary Quantum Stabilizer Codes
• Title（参考訳）: GeneCS: 任意量子安定化器符号のための資源効率の良いコード手術の合成
• Authors: Junyu Zhou, Ali Javadi-Abhari, Gushu Li,
• Abstract要約: GeneCSは、任意の安定化符号のためのコード手術プロトコルを合成するためのリソース効率のよいコンパイラである。 実験結果から、GeneCSは平均85%以上のアシラリー量子ビットを削減できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.088254741965685
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Efficiently realizing logical operations on general stabilizer codes remains a long-standing challenge in fault tolerant quantum computing. While code surgery provides a general framework with provable guarantees by joint logical measurements, existing constructions are largely theoretical and incur substantial ancilla overhead in practice. In this work, we propose GeneCS, a resource-efficient compiler for synthesizing code surgery protocols for arbitrary stabilizer codes. Our approach leverages structure-aware optimizations to eliminate redundancy in graph construction, dynamically balance expansion and congestion, and incorporate code degree constraints. Experimental results show that GeneCS achieves an average reduction of over $85\%$ in ancillary qubits and checks for both single-code and cross-code logical operations, while preserving logical error rates. Moreover, our compiler scales to codes with more than $10^4$ qubits with an amortized compilation time of about one second per instance. These results enable practical logical operations and efficient cross-code communication, thereby supporting the deployment of modern QLDPC codes and heterogeneous quantum architectures.
• Abstract（参考訳）: 一般的な安定化器符号の論理演算を効率的に実現することは、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長年の課題である。 コード手術は、共同の論理的測定による証明可能な保証を備えた一般的なフレームワークを提供するが、既存の構造は理論上は概ね理論的であり、実際はかなりのアンシラオーバーヘッドを伴っている。 そこで本研究では,任意の安定化符号に対して,コード手術プロトコルを合成するための資源効率の高いコンパイラであるGeneCSを提案する。 提案手法では,グラフ構築における冗長性を排除し,拡張と混雑を動的にバランスさせ,符号次数制約を組み込む。 実験結果から、GeneCSは論理誤り率を保ちながら、単一コードとクロスコードの両方の論理演算のチェックとアシラリーキュービットで平均8,5 %以上の削減を実現していることがわかった。 さらに、コンパイラは10^4$ qubits以上のコードにスケールし、1インスタンスあたり約1秒のアモートコンパイル時間を持つ。 これらの結果は、実用的な論理演算と効率的なクロスコード通信を可能にし、現代のQLDPCコードと異種量子アーキテクチャの展開をサポートする。

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