論文の概要: Low-cost algorithm-to-execution framework for surface-code quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.10965v1
- Date: Thu, 10 Sep 2026 01:37:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 23:53:35.176548
- Title: Low-cost algorithm-to-execution framework for surface-code quantum computing
- Title（参考訳）: 曲面量子コンピューティングのための低コストなアルゴリズム・実行フレームワーク
- Abstract要約: 本研究では,曲面量子コンピューティングのための低コストなアルゴリズム・ツー・エグゼクティブ・フレームワークを開発した。
階層的なアルゴリズム記述から、依存関係を保存する論理スケジュールと実行可能なワークロードを構築する。
このフレームワークを、7つのアルゴリズムファミリにまたがる20のベンチマーク回路と、階層的に構成されたアプリケーションスケール楕円曲線離散対数ワークロードに適用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.215578710853835
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The execution of useful quantum algorithms on fault-tolerant processors requires more than a mapping from logical gates to encoded operations: the spatial organization, non-Clifford resource supply, and execution schedule must also be determined while keeping physical overhead within practical limits. Although the theoretical hierarchy from logical circuits to fault-tolerant operations is well established, these implementation choices are often specified and optimized separately. Here we develop a low-cost algorithm-to-execution framework for surface-code quantum computing. From hierarchical algorithm descriptions, it constructs dependency-preserving logical schedules and an executable workload capturing logical interactions, operation parallelism, and time-resolved non-Clifford demand, thereby linking logical computation to surface-code organization, resource-state preparation, and fault-tolerant execution in a traceable workflow. We apply the framework to twenty benchmark circuits across seven algorithm families and a hierarchically composed application-scale elliptic-curve discrete-logarithm workload. Physical costs vary substantially even for circuits with similar logical resource counts. Under our direct-rotation calibration, non-Clifford implementation selection reduces space-time volume by up to 241.5 times versus an all-synthesis baseline for the QAOA amplitude-amplification workload. Circuit-specific surface-code layouts reduce routed-latency estimates for all twenty benchmarks; thirteen also reduce space-time volume because communication savings outweigh added spatial overhead. These results show that low-cost fault-tolerant execution depends on computation scheduling and organization, not aggregate logical resource counts alone.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラントプロセッサ上で有用な量子アルゴリズムの実行には、論理ゲートから符号化された操作へのマッピング以上のものが必要である。
論理回路からフォールトトレラント演算への理論的階層はよく確立されているが、これらの実装選択はしばしば独立して特定され、最適化される。
そこで我々は,曲面符号量子コンピューティングのための低コストなアルゴリズム・実行フレームワークを開発した。
階層的なアルゴリズム記述から、依存関係を保存する論理スケジュールと、論理的相互作用、操作並列性、時間解決された非クリフォード要求をキャプチャする実行可能なワークロードを構築し、これにより、トレーサブルワークフローにおける論理計算を表面コード組織、リソース状態の準備、フォールトトレラント実行にリンクする。
このフレームワークを、7つのアルゴリズムファミリにまたがる20のベンチマーク回路と、階層的に構成されたアプリケーションスケール楕円曲線離散対数ワークロードに適用する。
物理コストは、類似の論理資源数を持つ回路でも大きく異なる。
直接回転校正では,QAOA振幅増幅作業負荷に対する全合成ベースラインに対して,非クリフォード実装の選択により時空容量が最大241.5倍削減される。
回路固有のサーフェスコードレイアウトは、20のベンチマークのルート待ち時間の推定を減らし、13は通信の節約により空間オーバーヘッドが増大するため、時空間のボリュームも減少する。
これらの結果から, 低コストなフォールトトレラント実行は, 計算スケジューリングや組織化に依存していることが明らかとなった。
関連論文リスト
- Surface code logical operations on a superconducting quantum processor [66.1042398805403]
107量子ビット超伝導量子プロセッサ上で,パッチベースのサーフェスコード論理処理の鍵となる要素を実験的に実現した。
本研究は, 保護論理メモリからアクティブでパッチベースの耐故障性論理演算まで, 超伝導表面符号実験を前進させるものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-07-01T21:07:02Z) - Stalls and Spequlation: Pipelined Execution for Fault Tolerant Quantum Computation [1.6724455800127804]
現在のスケジューリングモデルは論理演算をアトミックとして扱い、これらのサブシステムが順次に動作し、かなりの時間をアイドルに費やしているという事実を隠蔽している。
本稿では,各論理演算をそのコンポーネントステージに分解するパイプライン実行フレームワークを提案する。
推測によるパイプラインのパイプライン化により,非規定ベースラインに比べてパイプライン全体のステップが20～40%削減されることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-06-17T20:47:45Z) - C-Phase-Aware Compilation for Efficient Fault-Tolerant Quantum Execution [1.635939418192339]
本研究は,アルゴリズム構造と格子手術を直接統合したマイクロアーキテクチャ・アウェアコンパイル手法を提案する。
空間配置とルーティング制約を正確にモデル化する動的イベント駆動型スケジューリング戦略を設計する。
このアプローチはアイドルリソースを大幅に削減し、標準ベースラインと比較して59.7$times$実行時間を短縮する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-05-13T19:03:18Z) - Logical-to-Physical Compilation for Reducing Depth in Distributed Quantum Systems [0.7856998585396422]
本稿では、量子回路の実行コストを削減するために、論理-物理分解と深度を考慮した再スケジューリングを統合するコンパイラを提案する。
論理的等価性を保ちながら、可能な限り並列性を保証し、回路深さを増大させないアルゴリズムが提案されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-03-31T10:19:11Z) - Para-B&B: Load-Balanced Deterministic Parallelization of Solving MIP [50.917107318582715]
MIP(Mixed-integer Programming)は、連続型と整数型の両方の決定変数を組み込むことで線形プログラミングを拡張する。
本稿では,高性能MIPソルバであるHiGHSに対して,決定論的並列分岐結合の完全なオープンソース実装を初めて提案する。
本手法では,ワーカスレッド間で完全なソルバ状態を複製することにより,厳密な決定性を保証する新しいデータ並列アーキテクチャを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-02-10T14:17:53Z) - The Fast for the Curious: How to accelerate fault-tolerant quantum applications [101.46859364118622]
我々は、フォールトトレラント量子計算の実行時間を削減するための戦略を評価する。
ハードウェア,フォールトトレランス,アルゴリズム的サブルーチンの共設計が実行時間を短縮する方法について論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-30T02:27:55Z) - Batched high-rate logical operations for quantum LDPC codes [2.722479714583866]
高速量子LDPC符号は、多くの論理量子ビットを物理量子ビットの1ブロックに密に詰め込むことで、メモリオーバーヘッドを低減する。
我々はこの概念を高速な計算に拡張し、多数のコードブロックに同じ論理ゲートを並列に適用する、Emphbatched Fault-tolerant演算を構築した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-07T17:26:10Z) - Fast correlated decoding of transversal logical algorithms [67.01652927671279]
大規模計算には量子エラー補正(QEC)が必要であるが、かなりのリソースオーバーヘッドが発生する。
近年の進歩により、論理ゲートからなるアルゴリズムにおいて論理キュービットを共同で復号化することにより、症候群抽出ラウンドの数を削減できることが示されている。
ここでは、回路を介して伝播する関連する論理演算子製品を直接復号することで、回路の復号化の問題を修正する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-05-19T18:00:00Z) - Scalable Constant-Time Logical Gates for Large-Scale Quantum Computation Using Window-Based Correlated Decoding [11.657137510701165]
フォールトトレラント量子コンピューティングにおける重要な課題は、論理ゲートを実装するオーバーヘッドを減らすことである。
本稿では,遅延固定回路とウィンドウベース相関復号回路を用いたアーキテクチャを提案する。
この設計は、定数時間と普遍論理ゲートのサポートを維持しながら、復号化の頻度と持続時間を著しく削減する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-22T12:44:41Z) - Logical blocks for fault-tolerant topological quantum computation [55.41644538483948]
本稿では,プラットフォームに依存しない論理ゲート定義の必要性から,普遍的なフォールトトレラント論理の枠組みを提案する。
資源オーバーヘッドを改善するユニバーサル論理の新しいスキームについて検討する。
境界のない計算に好適な論理誤差率を動機として,新しい計算手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-22T19:00:03Z) - Space-efficient binary optimization for variational computing [68.8204255655161]
本研究では,トラベリングセールスマン問題に必要なキュービット数を大幅に削減できることを示す。
また、量子ビット効率と回路深さ効率のモデルを円滑に補間する符号化方式を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-15T18:17:27Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。