論文の概要: Quantum circuit partition as a maze: emerging percolation transition via path finding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.04070v1
• Date: Tue, 02 Jun 2026 14:49:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-04 20:44:18.288386
• Title: Quantum circuit partition as a maze: emerging percolation transition via path finding
• Title（参考訳）: 迷路としての量子回路分割-経路探索による新しいパーコレーション遷移
• Authors: P. Zentilini, M. Guatto, F. Preti, D. Arya, F. A. Cárdenas-López, F. Motzoi, E. Prati,
• Abstract要約: 我々は,CNOTゲートが壁を表す迷路を通る切断経路として分割問題を定式化する。 このような経路の存在は、パーコレーション相転移によって量子回路を2つのクラスに分離することを示す。 その結果,2つのCNOTクラスタに分割することは,CNOTの数とキュービットの数とがほぼ等しい場合に可能であることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In quantum circuit optimization, circuit partitioning enables the optimization process to be parallelized across multiple devices. Each device is responsible for either reducing the number of selected gates or simplifying the local circuit structure. Most existing approaches to circuit partitioning are quantum-distribution-oriented and rely on splitting CNOT gates by introducing mid-circuit measurements and qubit resets. Currently, there is no criterion to determine how a circuit can be optimally partitioned without removing the CNOT gates for circuit optimization purposes. To address this challenge, we formalize the partition problem as a cutting path through a maze, where the CNOT gates represent the walls. We show that the existence of such a path separates quantum circuits into two classes through a percolation phase transition. In particular, it distinguishes a partitionable regime from a nonpartitionable one, arising from qubit permutations. Such permutations are generated by simulated annealing. We analyze its effect on the CNOT cluster from the perspective of network science and distribution analysis. Our results show that partitioning into two CNOT clusters is possible when the number of CNOTs is almost equal to the number of qubits. Based on this observation, we provide a scalable and practical criterion for identifying whether such a partition exists. Overall, our framework provides theoretical and numerical insight into circuit partitioning within quantum circuit optimization, forming the basis for algorithmic development.
• Abstract（参考訳）: 量子回路最適化では、回路分割により、最適化プロセスを複数のデバイスに並列化することができる。 各デバイスは、選択されたゲートの数を減らすか、ローカル回路構造を単純化する責任がある。 回路分割に対する既存のアプローチは量子分布指向であり、中間回路測定と量子ビットリセットを導入して分割CNOTゲートに依存している。 現在、回路最適化のためにCNOTゲートを除去することなく、回路を最適に分割する方法を決定する基準はない。 この課題に対処するため,CNOTゲートが壁を表す迷路を通る切断経路として分割問題を定式化する。 このような経路の存在は、パーコレーション相転移によって量子回路を2つのクラスに分離することを示す。 特に、パーティショナブルな状態と、クォービットの置換から生じる非パーティショナブルな状態とを区別する。 このような置換はシミュレートされたアニールによって生成される。 我々は,ネットワーク科学と分布分析の観点から,CNOTクラスタへの影響を分析した。 その結果,2つのCNOTクラスタに分割することは,CNOTの数とキュービットの数とがほぼ等しい場合に可能であることがわかった。 この観察に基づいて、そのような分割が存在するかどうかを特定するためのスケーラブルで実用的な基準を提供する。 全体として、我々のフレームワークは量子回路最適化における回路分割に関する理論的および数値的な洞察を提供し、アルゴリズム開発の基礎を形成している。

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