論文の概要: Flow-Based Lattice Surgery Optimization with Runtime T Gate Scheduling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.23756v1
• Date: Sun, 20 Sep 2026 17:11:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-22 20:29:00.976646
• Title: Flow-Based Lattice Surgery Optimization with Runtime T Gate Scheduling
• Title（参考訳）: 実行時Tゲートスケジューリングを用いたフローベース格子手術の最適化
• Abstract要約: Cliffordルーティングとマジックステート培養を1つの3D埋め込み内に配置する最初のトポロジカル格子手術コンパイラであるFlowを紹介する。 コンパイル時に、フローは回路層全体のルーティングを最大フロー問題として定式化し、同時に多くのゲートを埋め込む。 マジック状態が自由であると仮定すると、Flowは時空のボリュームを2.3倍削減し、最先端の静的格子演算コンパイラよりも10.8倍高速にコンパイルする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8349880182712135
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Lattice surgery on the surface code is a leading route to fault-tolerant quantum computation. Compiling logical circuits into lattice surgery operations is a pivotal step that determines the resource cost of a computation. Prior compilers build on idealized assumptions, and one that works in practical settings remains to be developed. Existing works are either unscalable or route one gate at a time within a layer, so the embedding depends on the order of gates and opportunities to route many gates at once are lost. In addition, they assume magic states are always available and cost-free, even though preparing one costs more than a Clifford operation. We present FlowRouter, the first topological lattice surgery compiler that places Clifford routing and stochastic magic state cultivation inside a single 3D embedding. At compile time, FlowRouter formulates the routing of an entire circuit layer as a maximum-flow problem, embedding many gates simultaneously. At runtime, it allows magic states to be cultivated at every idling patch, works with the realistic cultivation process with multiplexing and multi-stage post-selections, and absorbs the stochasticity by introducing delay mechanisms that add as little spacetime volume as possible. With magic states assumed free, FlowRouter reduces spacetime volume by 2.3x and compiles 10.8x faster than the state-of-the-art static topological lattice surgery compiler. With the cultivation-aware setting that includes both Clifford and magic state cost, FlowRouter reduces spacetime volume by 2.3x on a distance-13 surface code when compared with the state-of-the-art runtime compiler.
• Abstract（参考訳）: 表面符号上の格子手術は、フォールトトレラント量子計算の先導経路である。 論理回路を格子手術操作にコンパイルすることは、計算の資源コストを決定する重要なステップである。 以前のコンパイラは理想化された仮定に基づいて構築されており、実際的な設定で機能するものはまだ開発されていない。 既存の工事は1つの層内に1つのゲートを1つずつ設けるか、あるいは1つのゲートを1つずつ設けるかのどちらかであり、その埋め込みはゲートの順序や多数のゲートを一度にルートする機会に依存している。 さらに彼らは、クリフォードの作戦よりも1つ以上のコストがかかるにもかかわらず、マジックステートが常に利用可能で費用がかからないと仮定している。 FlowRouterは、Cliffordルーティングと確率論的マジック状態培養を単一の3D埋め込み内に配置する最初のトポロジカル格子手術コンパイラである。 FlowRouterはコンパイル時に、回路層全体のルーティングを最大フロー問題として定式化し、複数のゲートを同時に埋め込む。 実行時に、すべてのアイドリングパッチでマジックステートを栽培し、多重化と多段階のポストセレクションで現実的な栽培プロセスと連携し、可能な限り少ない時空体積を追加する遅延メカニズムを導入することで確率性を吸収する。 マジック状態が自由であると仮定すると、FlowRouterは時空の体積を2.3倍に減らし、最先端の静的トポロジカル格子手術コンパイラよりも10.8倍高速にコンパイルする。 FlowRouterは、クリフォードとマジック状態の両方のコストを含む栽培意識の設定により、最先端のランタイムコンパイラと比較して、距離13の表面コード上での時空の体積を2.3倍削減する。

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