論文の概要: Multi-Qubit Dyadic Phase Fixing for Fault-Tolerant Quantum Compilation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05397v1
• Date: Wed, 03 Jun 2026 20:07:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.376356
• Title: Multi-Qubit Dyadic Phase Fixing for Fault-Tolerant Quantum Compilation
• Title（参考訳）: フォールトトレラント量子コンパイルのためのマルチキュービット動的位相固定法
• Authors: Justin Kalloor, Mathias Weiden, Ed Younis, John Kubiatowicz, Costin Iancu,
• Abstract要約: 本稿では、位相キックバックを一般的な量子回路に拡張する汎用多ビット合成ツールであるDyadic Phase Fixing (DPF)を提案する。 DPFは数値的なユニタリ合成を用いて任意の入力回路から直角回転をグレード的に抽出する。 エンド・ツー・エンドのワークフローは、textttgridsynthと比較して最大70%T$-countを削減し、さまざまなベンチマークでRepeat-Until-Success合成と比較すると60%まで削減できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.729914033210882
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fault-tolerant quantum computing requires translating application-level quantum circuits into the Clifford+$T$ gate set, where the $T$ gate is the dominant resource cost. Phase kickback is an ancilla-based technique that can dramatically reduce $T$-count for rotations with dyadic angles, but has previously been limited to highly structured circuit families. We present Dyadic Phase Fixing (DPF), a general multi-qubit synthesis tool that extends phase kickback to general quantum circuits. DPF uses numerical unitary synthesis to greedily extract dyadic angle rotations from any input circuit. Combined with a decision matrix to automatically size the final phase gradient register, our end-to-end workflow achieves up to 70% reduction in $T$-count compared to \texttt{gridsynth} and up to 60% compared to Repeat-Until-Success synthesis on a diverse set of benchmarks. We map these compiled circuits to a surface-code architecture to evaluate space-time volume, demonstrating up to a 60\% reduction in this metric as well. However, for some circuits and mapping strategies the two metrics diverge significantly, demonstrating that $T$-count alone is a useful but incomplete proxy for fault-tolerant program costs.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子コンピューティングでは、アプリケーションレベルの量子回路をClifford+$T$ゲートセットに変換する必要がある。 フェーズキックバック(英: Phase kickback)は、斜めの角度で回転する際のT$カウントを劇的に削減できるアンシラベースの技術であるが、以前は高度に構造化された回路ファミリに限られていた。 本稿では、位相キックバックを一般的な量子回路に拡張する汎用多ビット合成ツールであるDyadic Phase Fixing (DPF)を提案する。 DPFは数値的なユニタリ合成を用いて任意の入力回路から直角回転をグレード的に抽出する。 最終フェーズ勾配レジスタを自動サイズする決定行列と組み合わせて、我々のエンドツーエンドワークフローは、 \texttt{gridsynth} と比較して最大70%T$-countを削減し、様々なベンチマーク上での Repeat-Until-Success 合成と比較して最大60%まで削減できる。 我々は、これらのコンパイルされた回路を表面コードアーキテクチャにマッピングし、時空の体積を評価する。 しかしながら、いくつかの回路とマッピング戦略では、2つのメトリクスは著しくばらつき、T$-countだけではフォールトトレラントなプログラムコストのプロキシとして有用だが不完全なものであることを示した。

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