論文の概要: Network-Aware Scheduling for Remote Gate Execution in Quantum Data Centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.20176v1
- Date: Mon, 28 Apr 2025 18:22:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:54.63073
- Title: Network-Aware Scheduling for Remote Gate Execution in Quantum Data Centers
- Title（参考訳）: 量子データセンターにおける遠隔ゲート実行のためのネットワーク対応スケジューリング
- Authors: Shahrooz Pouryousef, Reza Nejabati, Don Towsley, Ramana Kompella, Eneet Kaur,
- Abstract要約: 我々は,2つの絡み合いスケジューリング戦略を静的かつ動的に評価し,その性能を解析する。
動的スケジューリングは、高い絡み合いの並列性を持つシナリオにおいて、静的スケジューリングよりも一貫して優れていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.528068737844364
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Modular quantum computing provides a scalable approach to overcome the limitations of monolithic quantum architectures by interconnecting multiple Quantum Processing Units (QPUs) through a quantum network. In this work, we explore and evaluate two entanglement scheduling strategies-static and dynamic-and analyze their performance in terms of circuit execution delay and network resource utilization under realistic assumptions and practical limitations such as probabilistic entanglement generation, limited communication qubits, photonic switch reconfiguration delays, and topology-induced contention. We show that dynamic scheduling consistently outperforms static scheduling in scenarios with high entanglement parallelism, especially when network resources are scarce. Furthermore, we investigate the impact of communication qubit coherence time, modeled as a cutoff for holding EPR pairs, and demonstrate that aggressive lookahead strategies can degrade performance when coherence times are short, due to premature entanglement discarding and wasted resources. We also identify congestion-free BSM provisioning by profiling peak BSM usage per switch. Our results provide actionable insights for scheduler design and resource provisioning in realistic quantum data centers, bringing system-level considerations closer to practical quantum computing deployment.
- Abstract（参考訳）: モジュール型量子コンピューティングは、量子ネットワークを介して複数の量子処理ユニット(QPU)を相互接続することで、モノリシックな量子アーキテクチャの限界を克服するためのスケーラブルなアプローチを提供する。
本研究では,2つの絡み合いスケジューリング戦略を静的かつ動的に検討し,回路実行遅延とネットワーク資源利用の現実的な仮定と,確率的絡み合い生成,限られた通信キュービット,フォトニックスイッチ再構成遅延,トポロジによる競合といった実用的限界の観点から解析する。
動的スケジューリングは、特にネットワークリソースが不足している場合に、高い絡み合いの並列性を持つシナリオにおいて、静的スケジューリングよりも一貫して優れていることを示す。
さらに、EPRペアを保持するためのカットオフとしてモデル化された通信キュービットのコヒーレンス時間の影響について検討し、コヒーレンス時間が短い場合にアグレッシブなルックアヘッド戦略が性能を低下させることができることを示す。
また,スイッチ毎のBSM使用量のピークをプロファイリングすることで,混雑のないBSMプロビジョニングを同定する。
本研究は,現実的な量子データセンターにおけるスケジューラ設計と資源供給に関する実用的な知見を提供し,現実的な量子コンピューティング展開にシステムレベルでの考察をもたらすものである。
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