論文の概要: General circuit mapping algorithm for neutral atom quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.20503v1
- Date: Thu, 18 Jun 2026 17:21:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-19 18:23:40.015321
- Title: General circuit mapping algorithm for neutral atom quantum computers
- Title（参考訳）: 中性原子量子コンピュータのための一般回路マッピングアルゴリズム
- Abstract要約: ニュートラル原子量子コンピュータ(NAQC)は、有望でスケーラブルな量子コンピューティングプラットフォームとして登場しつつある。
回路実行は、しばしば物理的に動く量子ビットを必要とするため、コンパイルが重要な最適化課題となる。
本稿では,必要量子ビット転送の最小数を決定するグラフ理論最適化に基づく回路独立な数学的枠組みを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.047947389293086
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Neutral atom quantum computers (NAQC) are emerging as a promising, scalable quantum computing platform because of their long qubit coherence, flexible qubit arrangement, and multiqubit gate capabilities. However, circuit execution often requires physically moving qubits, making compilation a critical optimization challenge. We propose a circuit independent mathematical framework built on graph-theoretic combinatorial optimization that determines the minimal number of required qubit transfers. This model captures spatial constraints specific to NAQC platforms with zone-limited gate operations and multi-qubit gates. From this framework, we encode the qubit mapping problem as a nonlinear integer program and solve it using a genetic algorithm, enabling trade-offs between minimizing the total traveled distance and the number of parallel transfer operations. Compared to the state-of-the-art scalable compiler for zoned architectures, our approach consistently finds fewer transfers. Depending on the optimization focus, our method produces shorter traveled distances or fewer parallel transfer operations. This work provides both theoretical guaranties and a practical tool for efficient, architecture-aware quantum circuit compilation. As a result, practitioners can generate hardware-aware mappings that reduce movement-induced errors and better exploit atom transfer parallelism, directly improving execution efficiency on NAQC devices.
- Abstract（参考訳）: ニュートラル原子量子コンピュータ(NAQC)は、長いキュービットコヒーレンス、柔軟なキュービット配置、マルチキュービットゲート機能のために、有望でスケーラブルな量子コンピューティングプラットフォームとして登場している。
しかし、回路実行はしばしば物理的に動く量子ビットを必要とし、コンパイルが重要な最適化課題となる。
本稿では,必要量子ビット転送の最小数を決定するグラフ理論の組合せ最適化に基づく回路独立な数学的枠組みを提案する。
このモデルは、ゾーン制限ゲート演算とマルチキュービットゲートを持つNAQCプラットフォームに特有の空間制約をキャプチャする。
この枠組みから, 量子ビットマッピング問題を非線形整数プログラムとして符号化し, 遺伝的アルゴリズムを用いて解くことにより, 移動距離の最小化と並列転送操作数とのトレードオフを可能にする。
ゾーンアーキテクチャの最先端のスケーラブルなコンパイラと比較すると,我々のアプローチは一貫して転送数を減らしている。
最適化の焦点によっては、より短い移動距離または少ない平行移動演算を生成する。
この研究は、理論的な保証と、効率的なアーキテクチャを意識した量子回路のコンパイルのための実用的なツールの両方を提供する。
その結果,動作によるエラーを低減し,原子移動並列性を向上し,NAQCデバイス上での実行効率を向上するハードウェア対応マッピングが実現した。
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