論文の概要: Efficient and scalable inter-module switching for distributed quantum computing architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19088v1
• Date: Tue, 26 Aug 2025 14:50:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-27 17:42:38.88989
• Title: Efficient and scalable inter-module switching for distributed quantum computing architectures
• Title（参考訳）: 分散量子コンピューティングアーキテクチャのための効率的かつスケーラブルなモジュール間スイッチング
• Authors: Kamil Bradler,
• Abstract要約: 将来の大規模フォールトトレラント量子コンピュータは、必要か設計によってモジュラーになる可能性が高い。 本研究は,GMZI(Generalized Mach-Zehnder Interferometer)の特性に基づく,新規かつ分散化されたスイッチングスキームの構築である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Large-scale fault-tolerant quantum computers of the future will likely be modular by necessity or by design. Modularity is inevitable if the substrate cannot support the desired error-correction code due to its planar geometry or manufacturing constraints resulting in a limited number of logical qubits per module. Even if the computer is compact enough there may be functional requirements to distribute the quantum computation substrate over distant regions of varying scales. In both cases, matter-based quantum information, such as spins, ions or neutral atoms, is the most conveniently transmitted or mediated by photonic interconnects. To avoid long algorithm execution times and reduce errors, each module of a universal quantum computer should be dynamically interconnected with as many other modules as possible. This task relies on an optical switching network providing any-to-any or sufficiently high simultaneous connectivity. In this work we construct several novel and decentralized switching schemes based on the properties of the Generalized Mach-Zehnder Interferometer (GMZI) that are more economic and less noisy compared to commonly considered alternatives while achieving the same functionality.
• Abstract（参考訳）: 将来の大規模フォールトトレラント量子コンピュータは、必要か設計によってモジュラーになる可能性が高い。 平面幾何学や製造制約のために基板が所望の誤り訂正符号をサポートできない場合、モジュール当たりの論理量子ビット数が制限される場合、モジュラリティは避けられない。 コンピュータが十分にコンパクトであっても、様々なスケールの遠い領域に量子計算基板を分散させる機能的な要求があるかもしれない。 どちらの場合も、スピン、イオン、中性原子といった物質に基づく量子情報は、フォトニック配線によって最も便利に伝達または媒介される。 アルゴリズムの実行時間を長くし、エラーを減らすために、普遍的な量子コンピュータの各モジュールは、できるだけ多くの他のモジュールと動的に相互接続する必要がある。 このタスクは光スイッチングネットワークに頼り、あらゆる対一または十分に高い同時接続を提供する。 本研究は, 汎用マッハ・ツェンダー干渉計(GMZI)の特性に基づく, より経済的で, ノイズが少なく, 同じ機能を実現しつつ, 新規かつ分散化されたスイッチングスキームを構築するものである。

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