基于莫比乌斯变换的幺正对角门编译：中性原子处理器上的原生多量子比特受控相位门

对角门是量子算法中普遍存在的基本操作，从相位预言机、超图态制备和多控制逻辑，到自旋模型的哈密顿量模拟和数字化晶格场论，其中伊辛相互作用和局域势项在编码基下是对角的。然而，标准编译器通常在中性原子硬件能够利用原生的里德伯介导多量子比特受控相位操作之前，就将对角结构降阶为单量子比特和双量子比特门。我们提出了一种基于莫比乌斯变换的编译器，通过子集格上的莫比乌斯反演将对角相位函数映射到相位超图。该超图保留了每个多体相位项的支撑和角度，使得稀疏或局域的高阶结构能够在可行时作为原生多量子比特受控相位候选进行路由，否则则进行分解。中性原子调度器考虑了原子运动、相互作用区域约束、阻塞可行性和错误成本，从而能够直接比较原生高阶执行与分解替代方案。与路由后的 ZAP 和 ZX-演算基线相比，基准测试表明，在具有可利用的三体和四体相位项的算法实例上，估计成功率有所提高，而在以两体项为主的实例上性能相当。这些结果为更充分地利用中性原子硬件的原生能力提供了一种可行的编译策略，将原子可重构性和里德伯介导的多量子比特相位操作作为实现更高效量子计算的实用资源。