論文の概要: QBX: A Compiler for 2-local Qubit Hamiltonian Simulation on Quantum Chiplets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.33997v1
• Date: Sun, 27 Sep 2026 22:50:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-04 07:53:54.00821
• Title: QBX: A Compiler for 2-local Qubit Hamiltonian Simulation on Quantum Chiplets
• Title（参考訳）: QBX:量子チップレット上の2局所量子ハミルトニアンシミュレーション用コンパイラ
• Abstract要約: QBXは量子チップレットアーキテクチャ上の2局所量子ビットハミルトニアンシミュレーションのために設計された最初の量子コンパイラである。 スケーラブルな階層的アプローチを実装し、チップ間通信の量と距離の両方を削減する。 評価の結果,QBXは回路深度および演算回数において汎用コンパイラとドメイン固有コンパイラの両方に優れていた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.144775442663994
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: 2-local qubit Hamiltonian simulation, a fundamental task in quantum computing, is widely applied in various applications. This paper presents QBX, the first quantum compiler designed for 2-local qubit Hamiltonian simulation on quantum chiplet architectures. Existing general-purpose quantum compilers for chiplet architectures target quantum programs at the gate level and miss optimizations requiring high-level semantics of Hamiltonian simulation. Conversely, existing domain-specific compilers for Hamiltonian simulation are designed for monolithic architectures, and their limited scalability and inability to adapt to the heterogeneity of chiplet architectures lead to sub-optimal circuit outputs. QBX implements a scalable hierarchical approach to reduce both the amount and distance of cross-chiplet communications. It integrates the highway mechanism, a chiplet-oriented solution for efficient long-range qubit communication, to diminish cross-chiplet interaction costs. Furthermore, QBX efficiently aggregates 2-local Pauli strings into multi-target controlled gates, harnessing highways for deep optimization. Our evaluations show that QBX markedly outperforms both general-purpose and domain-specific compilers in circuit depth and operation count, while scaling to much larger 2-local Hamiltonian simulations.
• Abstract（参考訳）: 2-局所量子ビットハミルトニアンシミュレーションは、量子コンピューティングの基本課題であり、様々な応用に広く応用されている。 本稿では,量子チップレットアーキテクチャ上での2局所量子ビットハミルトニアンシミュレーションのために設計された最初の量子コンパイラQBXを提案する。 チップレットアーキテクチャのための既存の汎用量子コンパイラは、ゲートレベルでの量子プログラムをターゲットにしており、ハミルトンシミュレーションの高レベルな意味論を必要とする最適化を見逃している。 逆に、ハミルトニアン・シミュレーションのための既存のドメイン固有コンパイラはモノリシック・アーキテクチャ向けに設計されており、チップレット・アーキテクチャの不均一性に適応できないため、回路出力が最適以下になる。 QBXは、チップ間通信の量と距離の両方を減らすためにスケーラブルな階層的アプローチを実装している。 これは、チップレット指向の効率的な長距離量子ビット通信ソリューションであるハイウェイ機構を統合し、チップレット間相互作用コストを低減させる。 さらに、QBXは2つの局所的なパウリ弦を多目的制御ゲートに効率的に集約し、ハイウェイを利用して深い最適化を行う。 評価の結果,QBXは回路深度と演算数において汎用コンパイラとドメイン固有コンパイラの両方に優れており,さらに大きな2局所ハミルトニアンシミュレーションに拡張可能であることがわかった。

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