論文の概要: A Three-Layer Architecture for Fault-Tolerant Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.22418v1
• Date: Sun, 21 Jun 2026 10:11:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-25 18:21:26.945982
• Title: A Three-Layer Architecture for Fault-Tolerant Quantum Computing
• Title（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティングのための3層アーキテクチャ
• Authors: Zhirao Wang, Zhou You, Yiming Huang, Tianyi Li, Ying Li, Xiao Yuan, Yuan Yao,
• Abstract要約: フォールトトレランスは、大規模な普遍量子コンピュータを構築するのに必須の前提条件である。 本稿では,一般的なフォールトトレラント量子計算のためのハードウェア非依存の3層アーキテクチャフレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.654993410383376
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fault tolerance is an indispensable prerequisite for constructing large-scale universal quantum computers. Drawing philosophies from classical computer architecture, this paper presents a hardware-agnostic three-layer high-level architectural framework for generic fault-tolerant quantum computation. Guided by the real execution workflows of fault-tolerant quantum algorithms, the proposed model is decoupled from specific physical qubit hardware platforms and quantum error correction codes, serving as a universal abstract standard rather than a platform-specific implementation scheme. Special attention is devoted to the intermediate Fault-Tolerance Layer, which serves as the architectural bridge between application-level logical programs and hardware-level execution. We systematically characterize its five internal components, the interfaces and data exchanged among them, and the execution, correction, and adaptation paths that together enable logical synthesis, fault-tolerant resources management, decoding, and runtime fault-tolerant control. An end-to-end example is further provided to illustrate the full-stack operating pipeline of fault-tolerant quantum algorithms under this framework. Given the increasing emphasis on modular, heterogeneous, and cross-layer fault-tolerant quantum systems, our architecture provides a unified foundational model for organizing such designs.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレランスは、大規模な普遍量子コンピュータを構築するのに必須の前提条件である。 本稿では,従来のコンピュータアーキテクチャから哲学を抽出し,汎用的なフォールトトレラント量子計算のためのハードウェアに依存しない高レベルな3層アーキテクチャフレームワークを提案する。 フォールトトレラントな量子アルゴリズムの実際の実行ワークフローによって導かれ、提案モデルは特定の物理量子ビットハードウェアプラットフォームと量子エラー訂正符号から切り離され、プラットフォーム固有の実装方式ではなく、普遍的な抽象標準として機能する。 これはアプリケーションレベルの論理プログラムとハードウェアレベルの実行の間のアーキテクチャブリッジとして機能します。 我々は,その5つの内部コンポーネント,インターフェースとデータ交換,および論理的合成,フォールトトレラントなリソース管理,復号化,実行時のフォールトトレラント制御を実現するための実行,修正,適応パスを体系的に特徴付ける。 このフレームワークでは、フォールトトレラントな量子アルゴリズムのフルスタック動作パイプラインを説明するために、エンドツーエンドの例も提供されている。 モジュラー,ヘテロジニアス,クロス層型フォールトトレラント量子系に注目が集まる中,我々のアーキテクチャはそのような設計を整理するための統一された基礎モデルを提供する。

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