論文の概要: A Neutral-Atom Quantum Compiler with Application-Specific Layout and Hub-Assisted Shuttling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.29964v1
• Date: Thu, 28 May 2026 14:03:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-30 02:45:56.376818
• Title: A Neutral-Atom Quantum Compiler with Application-Specific Layout and Hub-Assisted Shuttling
• Title（参考訳）: アプリケーション専用レイアウトとハブアシストシャットリングを備えた中性原子量子コンパイラ
• Authors: Takahiko Satoh, Takaharu Yoshida,
• Abstract要約: NISQ回路は、有限の相互作用範囲と、同時にアドレス可能なサイト間の最小の分離によって制約される。 私たちはこれを、トランジットウェイポイントとして機能する少数の動的に配置された空のトラップであるハブトラップで対処します。 実行時間の解析と層ごとの忠実度プロキシを用いて17のベンチマークでコンパイラの評価を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Compiling arbitrary-connectivity NISQ circuits onto monolithic single-zone neutral-atom devices is constrained by a finite interaction range and a minimum separation between simultaneously addressable sites. Under the minimum-separation constraint, the SWAP-only configuration of our pipeline does not return a schedule within a practical time budget on a range of circuits, including circuits as small as nine qubits. We address this with hub traps, a small number of dynamically placed empty traps that serve as transit waypoints, together with a per-gate rule that chooses between SWAP-based routing and hub-mediated shuttling. We evaluate the compiler on seventeen benchmarks using analytic estimates of execution time and a per-layer fidelity proxy, comparing against a placement-matched baseline and against ablations of our own pipeline. Hub traps make these otherwise-unsolved circuits compile in seconds to minutes and remove SWAP gates entirely on every completed circuit, so their role is to enable routing rather than only to optimize fidelity. The benefit is concentrated on routing-dominated circuits and is absent on routing-free ones, which we separate by the structure of the interaction graph. On the most routing-dominated circuit the fidelity proxy improves by up to three orders of magnitude over the placement-matched baseline. The gain comes primarily from eliminating SWAP overhead, as the absolute fidelities there remain low.
• Abstract（参考訳）: モノリシック単一ゾーン中性原子デバイスに任意の接続性NISQ回路をコンパイルすることは、有限の相互作用範囲と、同時に対応可能なサイト間の最小の分離によって制約される。 最小分離制約の下では、SWAPのみのパイプライン構成は、9量子ビットの回路を含む様々な回路において、実用的な時間予算内でスケジュールを返さない。 私たちはこれをハブトラップ、トランジットウェイポイントとして機能する少数の動的に配置された空のトラップ、SWAPベースのルーティングとハブ経由のシャットリングを選択可能なゲートごとのルールで対処します。 実行時間の解析と層ごとの忠実度プロキシを用いて17のベンチマークでコンパイラの評価を行い、配置整合ベースラインとパイプラインの短縮との比較を行った。 ハブトラップは、未解決の回路を数秒から数分でコンパイルし、SWAPゲートを完全に全回路で除去する。 この利点はルーティング支配回路に集中しており、相互作用グラフの構造によって分離されるルーティングフリー回路には依存しない。 最もルーティングが支配される回路では、フィデリティプロキシは配置整合ベースラインよりも最大3桁改善される。 この利益は主にSWAPのオーバーヘッドをなくすことによるものであり、絶対的な忠実度は依然として低いままである。

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