論文の概要: QROB: Quantifying Realization Overhead in Quantum Compilation via Reverse Construction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07776v1
- Date: Mon, 07 Sep 2026 17:24:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 21:07:02.076093
- Title: QROB: Quantifying Realization Overhead in Quantum Compilation via Reverse Construction
- Title（参考訳）: QROB:リバースコンストラクションによる量子コンパイルにおける実現のオーバヘッドの定量化
- Abstract要約: 量子コンパイルは、プログラムの理想化された相互作用トポロジーとハードウェアの局所性制約を照合する。
QROBは,直接実現可能な構成から,コンパイルインスタンスを後方に生成する,スケーラブルな逆構成手法である。
9から156キュービットまでのシステム全体で、QROBの実用性を診断ベンチマークとデータソースの両方として強調している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.730048237736437
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum compilation reconciles a program's idealized interaction topology with hardware locality constraints, yet evaluations at scale lack calibrated references for realization overhead. We present QROB, a scalable reverse-construction methodology that generates compilation instances backward from directly realizable configurations, retaining the inverse paths as feasible, compiler-independent references. QROB provides a common evaluation substrate for NISQ SWAP routing and fault-tolerant lattice-surgery scheduling, while extending its reference-preserving principle to capacity-constrained quantum memory-access scheduling. Across systems ranging from 9 to 156 qubits, evaluations highlight QROB's utility as both a diagnostic benchmark and a data source. First, for compiler characterization, QROB reveals substantial realization gaps in existing tools, with NISQ compilers incurring up to 24.1x the reference SWAP cost and fault-tolerant compilers requiring up to 7.0x the reference makespan. Second, as a supervision source for data-driven compilation, a router trained on QROB references outperforms Qiskit SABRE on 84.8% of real-world application circuits. Finally, on real hardware, QROB reference realizations achieve a median mirror-circuit survival rate 1.65x that of full Qiskit O3 compilations across three 156-qubit IBM Heron-r2 processors, demonstrating that closing algorithmic compilation gaps translates directly into physical fidelity gains.
- Abstract（参考訳）: 量子コンパイルは、プログラムの理想化された相互作用トポロジとハードウェアの局所性制約を照合するが、スケールでの評価では、実現オーバーヘッドに対する校正基準が欠如している。
QROBは、直接実現可能な構成から後方にコンパイルインスタンスを生成し、逆パスをコンパイラに依存しない実行可能な参照として保持するスケーラブルなリバースコンストラクション手法である。
QROBは、NISQ SWAPルーティングとフォールトトレラント格子-サージェリングスケジューリングのための共通評価基板を提供し、その参照保存原理をキャパシティ制約の量子メモリアクセススケジューリングに拡張する。
9から156キュービットまでのシステム全体で、QROBの実用性を診断ベンチマークとデータソースの両方として強調している。
NISQコンパイラは参照SWAPコストの最大24.1倍、フォールトトレラントコンパイラは最大7.0倍である。
第二に、QROBで訓練されたルータは、実世界のアプリケーション回路の84.8%でQiskit SABREより優れている。
最後に、実際のハードウェア上では、QROB参照実現は、156量子ビットのIBM Heron-r2プロセッサ間での完全なQiskit O3コンパイルの中央値の1.65倍のミラー回路サバイバル率を達成する。
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