論文の概要: Towards A High-Performance Quantum Data Center Network Architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09653v1
• Date: Thu, 11 Sep 2025 17:46:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.499411
• Title: Towards A High-Performance Quantum Data Center Network Architecture
• Title（参考訳）: 高性能量子データセンターネットワークアーキテクチャを目指して
• Authors: Yufeng Xin, Liang Zhang,
• Abstract要約: 量子データセンター(QDC)のための3層ファットツリーネットワークアーキテクチャを提案する。 我々のアーキテクチャは、独自のリーフスイッチと、大量の絡み合い要求を処理するために最適化された高度なスワッピング・スピンスイッチの設計を備えている。 提案アーキテクチャのスケーラビリティと高い絡み合い性を維持するための有効性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7593219617776423
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum Data Centers (QDCs) are needed to support large-scale quantum processing for both academic and commercial applications. While large-scale quantum computers are constrained by technological and financial barriers, a modular approach that clusters small quantum computers offers an alternative. This approach, however, introduces new challenges in network scalability, entanglement generation, and quantum memory management. In this paper, we propose a three-layer fat-tree network architecture for QDCs, designed to address these challenges. Our architecture features a unique leaf switch and an advanced swapping spine switch design, optimized to handle high volumes of entanglement requests as well as a queue scheduling mechanism that efficiently manages quantum memory to prevent decoherence. Through queuing-theoretical models and simulations in NetSquid, we demonstrate the proposed architecture's scalability and effectiveness in maintaining high entanglement fidelity, offering a practical path forward for modular QDC networks.
• Abstract（参考訳）: 学術的および商業的なアプリケーションの両方で大規模量子処理をサポートするには、量子データセンター(QDC)が必要である。 大規模量子コンピュータは技術的および財政的障壁によって制約されているが、小さな量子コンピュータをクラスタ化するモジュラーアプローチは代替手段を提供する。 しかし、このアプローチはネットワークスケーラビリティ、絡み合い生成、量子メモリ管理における新たな課題をもたらす。 本稿では,これらの課題に対処するために,QDCのための3層ファットツリーネットワークアーキテクチャを提案する。 我々のアーキテクチャは、独自のリーフスイッチと、大量の絡み合い要求を処理するために最適化された高度なスワッピング・スピンスイッチ設計と、デコヒーレンスを防ぐために量子メモリを効率的に管理するキュースケジューリング機構を備えている。 我々はNetSquidのキューイング理論モデルとシミュレーションを通じて,アーキテクチャのスケーラビリティと高い絡み合い性を維持するための有効性を示し,モジュール型QDCネットワークの実践的な進路を提供する。

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