論文の概要: On the Impact of Classical and Quantum Communication Networks Upon Modular Quantum Computing Architecture System Performance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08378v1
- Date: Fri, 11 Jul 2025 07:45:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.281526
- Title: On the Impact of Classical and Quantum Communication Networks Upon Modular Quantum Computing Architecture System Performance
- Title（参考訳）: モジュール量子コンピューティングアーキテクチャの性能に及ぼす古典的・量子通信ネットワークの影響について
- Authors: Pau Escofet, Abhijit Das, Sahar Ben Rached, Santiago Rodrigo, Jordi Domingo, Fabio Sebastiano, Masoud Babaie, Batuhan Keskin, Edoardo Charbon, Peter Haring Bolívar, Maurizio Palesi, Elena Blokhina, Bogdan Staszewski, Avishek Nag, Artur Garcia-Sáez, Sergi Abadal, Eduard Alarcón, Carmen G. Almudéver,
- Abstract要約: モジュラー量子コンピューティングアーキテクチャにおけるネットワークインフラストラクチャの役割について検討する。
古典的な通信は100万キュービットを超えるシステムのボトルネックにはならないことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5918656634705717
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Modular architectures are a promising approach to scaling quantum computers beyond the limits of monolithic designs. However, non-local communications between different quantum processors might significantly impact overall system performance. In this work, we investigate the role of the network infrastructure in modular quantum computing architectures, focusing on coherence loss due to communication constraints. We analyze the impact of classical network latency on quantum teleportation and identify conditions under which it becomes a bottleneck. Additionally, we study different network topologies and assess how communication resources affect the number and parallelization of inter-core communications. Finally, we conduct a full-stack evaluation of the architecture under varying communication parameters, demonstrating how these factors influence the overall system performance. The results show that classical communication does not become a bottleneck for systems exceeding one million qubits, given current technology assumptions, even with modest clock frequencies and parallel wired interconnects. Additionally, increasing quantum communication resources generally shortens execution time, although it may introduce additional communication overhead. The optimal number of quantum links between QCores depends on both the algorithm being executed and the chosen inter-core topology. Our findings offer valuable guidance for designing modular architectures, enabling scalable quantum computing.
- Abstract（参考訳）: モジュラーアーキテクチャは、モノリシック設計の限界を超えて量子コンピュータをスケールするための有望なアプローチである。
しかし、異なる量子プロセッサ間の非局所通信はシステム全体の性能に大きな影響を及ぼす可能性がある。
本研究では,モジュール型量子コンピューティングアーキテクチャにおけるネットワーク基盤の役割を考察し,通信制約によるコヒーレンス損失に着目した。
従来のネットワーク遅延が量子テレポーテーションに与える影響を分析し、ボトルネックとなる条件を特定する。
さらに、異なるネットワークトポロジを調査し、通信資源がコア間通信の数と並列化にどのように影響するかを評価する。
最後に,通信パラメータの異なるアーキテクチャのフルスタック評価を行い,これらの要因がシステム全体の性能に与える影響を実証する。
その結果、従来の通信は100万キュービットを超えるシステムのボトルネックにはならないことが明らかとなった。
さらに、量子通信リソースの増加は一般に実行時間を短縮するが、追加の通信オーバーヘッドをもたらす可能性がある。
QCore間の量子リンクの最適数は、実行中のアルゴリズムと選択されたコア間トポロジーの両方に依存する。
我々の発見は、モジュラーアーキテクチャを設計するための貴重なガイダンスを提供し、スケーラブルな量子コンピューティングを可能にします。
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