論文の概要: A Compilation Framework for Quantum Simulation of Non-unitary Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.23358v1
• Date: Fri, 22 May 2026 08:22:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-25 17:29:20.261128
• Title: A Compilation Framework for Quantum Simulation of Non-unitary Dynamics
• Title（参考訳）: 非単位ダイナミクスの量子シミュレーションのためのコンパイルフレームワーク
• Authors: Qifan Huang, Minbo Gao, Li Zhou, Mingsheng Ying,
• Abstract要約: 本稿では,チャネルを一級コンパイルオブジェクトとして扱うチャネルファーストコンパイルフレームワークを提案する。 私たちのコアIRであるChannelIRは、標準チャネル表現であるKraus形式で明示的にチャネルを表現します。 Lindbladianとチャネルシミュレーションのベンチマークでは、最適化されたパイプラインは、最適化されていないチャネルファーストベースラインに対して、ゲート数を最大99%削減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.31387571098115
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Most quantum compilers assume programs are reversible unitary circuits. This fits closed-system algorithms, but not open-system simulation, where the natural program objects are quantum channels describing non-unitary dynamics. We present a channel-first compilation framework that treats channels as first-class compilation objects. Our core IR, ChannelIR, represents channels explicitly in Kraus form, a standard channel representation, with Pauli-sum structure, enabling algebraic rewrites before circuit synthesis. We instantiate the framework with LindFront, a frontend that lowers continuous-time Lindbladian generators to short-time channels, and a backend that compiles these channels to executable circuits with structure-aware optimizations. On Lindbladian and channel-simulation benchmarks, the optimized pipeline reduces gate count by up to 99% over an unoptimized channel-first baseline and scales better than circuit-first Stinespring compilation.
• Abstract（参考訳）: ほとんどの量子コンパイラはプログラムが可逆ユニタリ回路であると仮定する。 これはクローズド・システム・アルゴリズムに適合するが、オープン・システム・シミュレーションには適合しない。 本稿では,チャネルを一級コンパイルオブジェクトとして扱うチャネルファーストコンパイルフレームワークを提案する。 我々のコアIRであるChannelIRは、標準的なチャネル表現であるKraus形式で明示的にチャネルを表現し、回路合成の前に代数的な書き換えを可能にする。 フレームワークをLinndFrontでインスタンス化します。Linndbladianジェネレータを短時間のチャネルにダウンするフロントエンドと、これらのチャネルを構造対応の最適化で実行可能な回路にコンパイルするバックエンドです。 Lindbladianとチャネルシミュレーションのベンチマークでは、最適化されたパイプラインは最適化されていないチャネルファーストベースラインよりも最大99%ゲート数を削減し、回路ファーストのStinespringコンパイルよりも優れたスケールを実現している。

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