論文の概要: MBUndo: Sound, Automatic, and Efficient Measurement-Based Uncomputation for Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.02345v1
• Date: Mon, 02 Nov 2026 00:49:20 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2026-11-03 19:34:34.645087
• Title: MBUndo: Sound, Automatic, and Efficient Measurement-Based Uncomputation for Quantum Circuits
• Title（参考訳）: MBUndo:量子回路のための音響・自動・効率的な計測に基づく非計算
• Abstract要約: エンファンシラ量子ビットと呼ばれる一時的な値を使用する量子プログラムは、各アンシラをゼロに明示的にインフンコンプしなければならない。 リード量子アルゴリズムはエンハンディメントに基づく非計算(MBU)を利用するようになった 回路を計測ベースの非計算に変換する統合コンパイラパスである textsfMBUndo を提示する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5524804393257919
• License:
• Abstract: Quantum programs that use temporary values, known as \emph{ancilla} qubits, must explicitly \emph{uncompute} each ancilla back to zero to ensure that the program produces correct outputs. Conventional uncomputation uses unitary quantum gates, whereas leading quantum algorithms now leverage \emph{measurement-based uncomputation} (MBU), which replaces costly unitary $T$ gates with cheaper measurements and phase corrections. Current quantum programming frameworks can use measurement to uncompute specific gates such as Toffoli. No automatic transformation, however, accepts an arbitrary circuit whose ancillas are computed and uncomputed via the standard approach and converts the circuit to use MBU\@. Researchers instead apply MBU to individual circuit designs by hand, which limits algorithm development and compiler optimization. Such a transformation has not existed due to two fundamental unknowns: where MBU applies and which gates realize MBU for an arbitrary computation. To solve these, we first present a static analysis that identifies, for each ancilla qubit, each circuit position where measurement is sound --- subsuming basic assumptions that MBU only applies at the end of a circuit. Next, we present circuit transformations that soundly turn unitary uncomputation gates into efficient phase corrections after measurement --- generalizing rewrite rules from prior literature that are either limited to a single gate or not applicable to a general circuit. We present \textsf{MBUndo}, an integrated compiler pass that automatically converts circuits to measurement-based uncomputation. It requires no user annotations other than which qubits are ancillas, the same as needed by existing uncomputation synthesizers, and can enhance their output circuits. We evaluate \textsf{MBUndo} on 22 benchmarks to reveal \emph{T} gate reductions of ${>}36.5\%$ over uncomputation synthesizers.
• Abstract（参考訳）: 一時値を使用する量子プログラム、すなわち \emph{ancilla} qubits は、プログラムが正しい出力を生成するために、各アンシラをゼロに明示的に \emph{uncompute} に戻す必要がある。 従来の非計算ではユニタリな量子ゲートを使用するが、先導的な量子アルゴリズムではより安価な測定と位相補正で高価なユニタリなT$ゲートを置き換えた 'emph{measurement-based uncomputation} (MBU) を利用している。 現在の量子プログラミングフレームワークは、Toffoliのような特定のゲートを非計算するために測定を使用することができる。 しかし、アンシラが計算され、標準手法で計算されていない任意の回路を受け入れ、MBU\@を使用するように回路を変換する自動変換は行われない。 研究者はMBUを個々の回路設計に適用し、アルゴリズムの開発とコンパイラの最適化を制限している。 このような変換は、MBUが適用される場所と任意の計算に対してどのゲートがMBUを実現するかという2つの基本的な未知のため存在しない。 そこで我々はまず,各アンシラ量子ビットについて,MBUが回路の終端にのみ適用する基本仮定を仮定した各回路位置を同定する静的解析を行った。次に,単項計算ゲートを計測後の効率的な位相補正に変換する回路変換,すなわち,単一ゲートに制限されたり,一般回路に適用できないような先行文献からの書き換え規則を一般化する。 本稿では,回路を計測に基づく非計算に変換する統合コンパイラパスである‘textsf{MBUndo} を提案する。 既存の非計算シンセサイザーが必要とするものと同じ、どのキュービットがアンシラであるか以外のユーザアノテーションは必要とせず、出力回路を拡張できる。 我々は22のベンチマークで \textsf{MBUndo} を評価し、未計算シンセサイザーに対する ${>}36.5\%$ の \emph{T} ゲートの削減を明らかにした。

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