論文の概要: DYNAMO: Dynamic Neutral Atom Multi-programming Optimizer Towards Quantum Operating Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.04874v1
- Date: Mon, 07 Jul 2025 10:59:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-08 15:46:35.388251
- Title: DYNAMO: Dynamic Neutral Atom Multi-programming Optimizer Towards Quantum Operating Systems
- Title（参考訳）: DYNAMO: 量子オペレーティングシステムに向けた動的中性原子マルチプログラミング最適化
- Authors: Wenjie Sun, Xiaoyu Li, Zhigang Wang, Geng Chen, Lianhui Yu, Guowu Yang,
- Abstract要約: 我々は中性原子量子コンパイルアーキテクチャ上でのマルチプログラミングを実現するDYNAMO(Dynamic Neutral Atom Multi-gramming)を提案する。
DYNAMOはコンパイル速度を最大14.39倍に向上し、実行段階を平均50.47%削減することを示した。
効率的なマルチプログラミング機能を実現することで、DYNAMOは実用的な量子オペレーティングシステムの実現に向けた重要な基盤を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.958125071955742
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As quantum computing advances towards practical applications, quantum operating systems become inevitable, where multi-programming -- the core functionality of operating systems -- enables concurrent execution of multiple quantum programs to enhance hardware utilization. However, most quantum compilation work focuses solely on single-circuit execution, severely limiting resource efficiency and hindering quantum operating system development. We propose Dynamic Neutral Atom Multi-programming Optimizer (DYNAMO), a method that realizes multi-programming on neutral atom quantum architectures through parallel compilation and intelligent resource allocation across multiple quantum processing units (QPUs). DYNAMO addresses two critical challenges: inefficient and difficult resource partitioning, and complex scheduling conflicts from concurrent program. Our method enables efficient spatial and temporal resource sharing while maintaining circuit correctness and hardware constraints. Experimental evaluation across circuits ranging from 12 to over 1200 gates demonstrates that DYNAMO achieves up to 14.39x compilation speedup while reducing execution stages by an average of 50.47%. Furthermore, DYNAMO successfully distributes workloads across multiple QPUs with balanced resource utilization. By enabling efficient multi-programming capabilities, DYNAMO establishes a critical foundation towards realizing practical quantum operating systems.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングが実用化されるにつれて、量子オペレーティングシステムは必然的になり、マルチプログラミング(オペレーティングシステムの中核機能)は、複数の量子プログラムの同時実行を可能にし、ハードウェア使用率を高める。
しかし、ほとんどの量子コンパイルは、単一回路の実行、資源効率の大幅な制限、量子オペレーティングシステムの開発を妨げることにのみ焦点をあてている。
本稿では,複数の量子処理ユニット(QPU)にまたがる並列コンパイルとインテリジェントリソース割り当てにより,中性原子量子アーキテクチャ上でのマルチプログラミングを実現する動的中性原子マルチプログラミング最適化器(DYNAMO)を提案する。
DYNAMOは、非効率性とリソース分割の難しい2つの重要な課題に対処する。
本手法は,回路の正確性やハードウェアの制約を維持しつつ,効率的な空間的・時間的資源共有を可能にする。
12から1200以上のゲートでの実験的な評価により、DYNAMOはコンパイル速度を最大14.39倍に向上し、実行段階を平均50.47%削減した。
さらに、DYNAMOはリソースのバランスよく複数のQPUにワークロードを分散することに成功している。
効率的なマルチプログラミング機能を実現することで、DYNAMOは実用的な量子オペレーティングシステムの実現に向けた重要な基盤を確立する。
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