論文の概要: Physical Design Automation for Planar Superconducting Quantum Chips
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.08580v1
- Date: Tue, 06 Oct 2026 15:53:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 02:58:30.096228
- Title: Physical Design Automation for Planar Superconducting Quantum Chips
- Title（参考訳）: 平面超電導量子チップの物理設計自動化
- Abstract要約: 超伝導回路は、量子コンポジションの最も有望でスケーラブルなプラットフォームの一つとして登場した。
対応するチップのレイアウトは、主に手動で行われ、何日か数週間の専門的な作業に費やされる。
既存の自動化アプローチは、根底にある問題を単純化し、物理的な制約を緩和することで、このボトルネックを回避します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.5092566855737894
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting circuits have emerged as one of the most promising and scalable platforms for quantum com- puting, with substantial industrial adoption driving qubit counts steadily upward. Yet the layout of the corresponding chips is still primarily performed manually, consuming multiple days or weeks of expert effort, even for moderately sized designs. Existing automation approaches sidestep this bottleneck by simplifying the underlying problem and relaxing physical constraints. Therefore, they fall short of fabrication-ready results. To overcome this scalability wall without such compromises, we first introduce a formal abstraction that translates physical device characteristics into a rigorous geometric problem formulation. This abstraction bridges physical realization and design automation. Building upon this abstraction, we then propose a three-stage design automation flow comprising geometry-aware global partitioning, ILP-based port assignment, and a hierarchical routing pipeline. Evaluations conducted by our interdisciplinary team of design au- tomation researchers and superconducting hardware experts con- firm that the resulting flow produces complete, manufacturing- ready layouts that comply with the physical design rules at the push of a button. That is, it operates fully automatically within seconds to a few minutes, and solves complex instances up to 25x faster than the state of the art. All methods are released as the fully open-source tool mqt-scpd as part of the Munich Quantum Toolkit, providing the first readily usable, end- to-end design flow for planar superconducting quantum chips that explicitly addresses the underlying physical characteristics and requirements.
- Abstract（参考訳）: 超伝導回路は量子コム実装の最も有望でスケーラブルなプラットフォームの一つとして登場し、工業的に採用されている量子ビットの数は着実に増加している。
しかし、対応するチップのレイアウトは、主に手動で行われ、適度なサイズの設計であっても、何日か数週間も専門家の努力に費やされている。
既存の自動化アプローチは、根底にある問題を単純化し、物理的な制約を緩和することで、このボトルネックを回避します。
そのため、製造には不適当である。
このような妥協を伴わずにこの拡張性の壁を克服するために、まず物理デバイス特性を厳密な幾何学的問題定式化に変換する形式的な抽象化を導入する。
この抽象化は物理的な実現と設計の自動化を橋渡しします。
この抽象化に基づいて、幾何対応のグローバルパーティショニング、ILPベースのポート割り当て、階層的なルーティングパイプラインを含む3段階の設計自動化フローを提案する。
設計オートメーション研究者と超伝導ハードウェア専門家の学際的な研究チームが行った評価によると、結果として生じるフローは、ボタンを押すと物理設計規則に適合する完全な製造可能なレイアウトを生成する。
つまり、数秒から数分以内に完全に自動で動作し、最先端のインスタンスよりも25倍高速な複雑なインスタンスを解決します。
すべてのメソッドは、ミュンヘン量子ツールキットの一部として完全なオープンソースツールmqt-scpdとしてリリースされ、基礎となる物理的特性と要求に明示的に対処する平面超伝導量子チップのための、初めて簡単に使えるエンドツーエンドの設計フローを提供する。
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