論文の概要: SpiderLS: Leveraging Full ZX Reduction for Lattice Surgery Compilation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.30228v1
• Date: Mon, 31 Aug 2026 04:28:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-01 18:31:31.219897
• Title: SpiderLS: Leveraging Full ZX Reduction for Lattice Surgery Compilation
• Title（参考訳）: SpiderLS: 格子手術における全ZX削減の活用
• Abstract要約: 格子手術のコンパイルは、フォールトトレラント量子プログラムを効率的な表面コード実現に変換する上で中心的な役割を果たす。 近年の研究では,ZX-ダイアグラムを格子手術コンパイルの中間表現として利用することの利点が示されている。 我々は、全ZX還元を利用して事前アプローチを拡張したSpiderLSを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.887272622279923
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Lattice surgery compilation plays a central role in translating fault-tolerant quantum programs into efficient surface code realizations, where both spatial and temporal resources directly determine the cost of execution. Recent work has demonstrated the benefits of using ZX-diagrams as an intermediate representation for lattice surgery compilation, enabling semantics-preserving transformations that reduce spacetime cost. However, existing compilation restricts ZX reduction to preserve diagram structures that can be directly embedded as lattice surgery junctions. We present SpiderLS, which extends prior approach by leveraging full ZX reduction. To translate the resulting diagram into executable lattice surgery operations, SpiderLS applies a sequence of compiler passes that derives an execution order, generates target code by grouping compatible interactions into multi-target operations, and lowers the target code to Pauli-product measurements. The resulting explicit patch and Pauli-boundary requirements guide logical scheduling and structure-aware spacetime routing. Across representative algorithmic and random workloads, SpiderLS achieves average reductions of 49.2% in spacetime volume and 99.8% in compilation time compared with the prior ZX-based compiler.
• Abstract（参考訳）: 格子手術のコンパイルは、フォールトトレラント量子プログラムを効率的な表面コードの実現に変換する上で中心的な役割を果たし、空間的資源と時間的リソースの両方が実行コストを直接決定する。 最近の研究は、格子手術コンパイルの中間表現としてZX-ダイアグラムを使うことの利点を実証し、時空コストを削減できる意味論的保存変換を可能にした。 しかし、既存のコンパイルはZX還元を制限し、格子手術接合として直接埋め込むことができるダイアグラム構造を保存する。 我々は、全ZX還元を利用して事前アプローチを拡張したSpiderLSを提案する。 結果のダイアグラムを実行可能な格子手術操作に変換するために、SpiderLSは、実行順序を導出した一連のコンパイラパスを適用し、互換性のあるインタラクションを複数ターゲット操作にグループ化してターゲットコードを生成し、ターゲットコードをPauli-product測定に還元する。 結果として生じる明示的なパッチとパウリ境界要件は、論理的スケジューリングと構造を考慮した時空ルーティングを導く。 アルゴリズムおよびランダムなワークロード全体にわたって、SpiderLSは、以前のZXベースのコンパイラと比較して、時空のボリュームが49.2%、コンパイル時間が99.8%の平均的な削減を実現している。

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