論文の概要: SpiderCSS: Scalable Fault-Tolerant CSS State Preparation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.03714v1
• Date: Fri, 02 Oct 2026 17:58:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.560165
• Title: SpiderCSS: Scalable Fault-Tolerant CSS State Preparation
• Title（参考訳）: SpiderCSS: スケーラブルなフォールトトレラントCSS状態の準備
• Abstract要約: 論理状態のフォールトトレラントな生成は、大規模フォールトトレラント量子コンピューティングの実現のための重要な原始的原理である。 本稿では,高度に最適化されたフォールトトレラントな状態準備回路を生成する,スケーラブルなコンパイルパイプラインであるSpiderCSSを紹介する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fault-tolerant preparation of logical states is a critical primitive for the realization of large-scale fault-tolerant quantum computing. This paper introduces SpiderCSS, a scalable compilation pipeline that generates highly-optimized, fault-tolerant state preparation circuits for arbitrary Calderbank-Shor-Steane (CSS) codes. Starting from an idealized specification of a CSS state, we use the ZX-calculus and fault-equivalent rewrites to construct a diagram that prepares the given state while preserving the fault tolerance of the initial ideal ZX-diagram. From this diagram, SpiderCSS constructs a fault-tolerant CSS-state preparation circuit using a modular construction that is CNOT-minimal both within each component and also in the way these components are connected together. By only using fault-equivalent rewrites, the final circuit is provably fault-tolerant without needing expensive verification. Monte Carlo simulations across a variety of CSS codes up to distance 15 show that SpiderCSS scales efficiently and constructs circuits with substantially reduced depth and qubit footprint compared to existing scalable and heuristic methods, while simultaneously achieving an average decrease of 33.7% in logical error rate and an increase of 9.5% in acceptance rate.
• Abstract（参考訳）: 論理状態のフォールトトレラントな生成は、大規模フォールトトレラント量子コンピューティングの実現のための重要な原始的原理である。 本稿では,任意のCalderbank-Shor-Steane (CSS) コードに対して,高度に最適化されたフォールトトレラントな状態準備回路を生成する,スケーラブルなコンパイルパイプラインであるSpiderCSSを紹介する。 CSS状態の理想的な仕様から始めて、ZX計算とフォールト等価リライトを使用して、初期イデアルZXダイアグラムの耐障害性を保ちながら、与えられた状態を準備するダイアグラムを構築します。 この図から、SpiderCSSは、各コンポーネントとこれらコンポーネントの接続方法の両方において、CNOT最小のモジュール構造を使用して、フォールトトレラントなCSS状態準備回路を構築する。 フォールト等価リライトのみを使用することで、最終回路は高い検証を必要とせず、確実にフォールトトレラントである。 モンテカルロシミュレーションにより、SpiderCSSは既存のスケーラブルでヒューリスティックな手法と比較して、深さとキュービットのフットプリントを大幅に削減した回路を構築しながら、論理エラー率の平均は33.7%、受け入れ率9.5%に達した。

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