論文の概要: Möbius-Guided Diagonal-Gate Compilation with Native Multiqubit Controlled-Phase Gates on Neutral-Atom Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08212v1
- Date: Thu, 09 Jul 2026 08:09:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-10 14:45:27.460339
- Title: Möbius-Guided Diagonal-Gate Compilation with Native Multiqubit Controlled-Phase Gates on Neutral-Atom Processors
- Title（参考訳）: 中性原子プロセッサ上のネイティブマルチキュービット制御位相ゲートを用いたメビウス誘導対角ゲートコンパイル
- Abstract要約: 本稿では, 対角相関数を部分格子Mbiusインバージョンによる位相ハイパーグラフにマッピングするMbius-guidedコンパイラを提案する。
ハイパーグラフは各多体相項の支持と角度を保持しており、スパースまたは局所的な高次構造をネイティブなマルチビット制御相候補としてルーティングすることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.204529285791223
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Diagonal gates are ubiquitous primitives in quantum algorithms, from phase oracles, hypergraph-state preparation, and multi-control logic to Hamiltonian simulation of spin models and digitized lattice field theories, where Ising interactions and local potential terms are diagonal in the encoded basis. Standard compilers, however, often lower diagonal structure into one- and two-qubit gates before neutral-atom hardware can exploit native Rydberg-mediated multiqubit controlled-phase operations. We propose a Möbius-guided compiler that maps a diagonal phase function to a phase hypergraph via subset-lattice Möbius inversion. The hypergraph retains the support and angle of each many-body phase term, allowing sparse or local high-order structure to be routed as native multiqubit controlled-phase candidates when feasible and decomposed otherwise. The neutral-atom scheduler accounts for atom motion, interaction-zone constraints, blockade feasibility, and error costs, enabling a direct comparison between native high-order execution and decomposed alternatives. Benchmarks against routed ZAP and ZX-calculus baselines show improved estimated success for algorithmic instances with exploitable three- and four-body phase terms, and comparable performance on predominantly two-body instances. These results provide a feasible compilation strategy for more fully exploiting the native capabilities of neutral-atom hardware, using atom reconfigurability and Rydberg-mediated multiqubit phase operations as practical resources for more efficient quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 対角ゲートは、位相オラクル、ハイパーグラフ状態の準備、マルチコントロール論理から、スピンモデルとデジタル格子場理論のハミルトンシミュレーションまで、量子アルゴリズムにおいてユビキタスなプリミティブであり、イジング相互作用と局所ポテンシャル項は符号化ベースで対角的である。
しかし、標準コンパイラは、中立原子ハードウェアがネイティブのRydbergによるマルチキュービット制御相演算を利用する前に、1ビットと2ビットのゲートに対角構造を低くすることが多い。
本稿では, 対角相関数を準格子型メビウス逆変換による位相ハイパーグラフに写像するメビウス誘導型コンパイラを提案する。
ハイパーグラフは各多体相項の支持と角度を保持しており、スパース構造や局所的な高次構造を、他の方法では、ネイティブな多ビット制御相候補としてルーティングすることができる。
中立原子スケジューラは、原子の動き、相互作用ゾーンの制約、ブロックの実現可能性、エラーコストを考慮し、ネイティブな高次実行と分解された代替品の直接比較を可能にする。
ルーティングされたZAPとZX計算ベースラインに対するベンチマークでは、悪用可能な3と4のフェーズ項を持つアルゴリズムインスタンスの予測成功率が向上し、主に2ボディインスタンスでの同等のパフォーマンスが向上した。
これらの結果は、より効率的な量子計算のための実用的なリソースとして、原子再構成可能性とRydbergを介するマルチキュービット位相演算を用いて、中性原子ハードウェアのネイティブ機能をよりフル活用するための、実用的なコンパイル戦略を提供する。
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