Transpiler-Architecture Co-Design to Curb Clifford Costs in Fault-Tolerant Quantum Computing
Notice bibliographique
Résumé
Quantum Error Correction (QEC) codes form the foundation of Fault-Tolerant Quantum Computing (FTQC) and predominantly use the Clifford+T gate set. Recently, Clifford operations have become the key performance bottleneck in implementing QEC. While state-of-the-art approaches like Pauli-Based Compilation (PBC) reduce Clifford overhead by transforming Clifford gates into Pauli measurements, they do so at the cost of gate-level parallelism, inflating circuit depth and execution times. To overcome these limitations, we introduce TACO, a Transpiler-Architecture Co-design framework that tackles the Clifford bottleneck through circuit and architectural optimization. TACO uses FTQC insights to guide hardware-aware Clifford gate elimination and circuit restructuring, and leverages the resulting optimized circuits to refine architectural design. TACO applies FTQC-specific transformations to aggressively reduce Clifford overhead from rotation synthesis and Toffoli decompositions, while preserving gate-level parallelism. The resulting architecture is optimized for the locality and data-movement patterns of these circuits, enabling high-throughput, resource-efficient execution. Our evaluation across diverse benchmarks shows that TACO achieves up to 21.9x (mean 4.4x) reduction in execution time compared to the state-of-the-art baseline.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».