論文の概要: Optimizing Inter-chip Coupler Link Placement for Modular and Chiplet Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.10409v1
• Date: Fri, 12 Sep 2025 17:02:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-15 16:03:08.173244
• Title: Optimizing Inter-chip Coupler Link Placement for Modular and Chiplet Quantum Systems
• Title（参考訳）: モジュールおよびチップレット量子システムのためのチップ間カップラーリンク配置の最適化
• Authors: Zefan Du, Pedro Chumpitaz Flores, Wenqi Wei, Juntao Chen, Kaixun Hua, Ying Mao,
• Abstract要約: このプロジェクトでは,チップからチップまでの分散量子システムのための,自己適応型ハードウェア対応フレームワークであるInterPlaceを紹介する。 InterPlaceは、量子ビットノイズとエラー率を分析して、仮想システムトポロジを構築する。 SWAPオーバーヘッドを最小限に抑え、忠実度を高めるために、回路分割と分散キュービットマッピングをガイドする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.766014028665984
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing offers unparalleled computational capabilities but faces significant challenges, including limited qubit counts, diverse hardware topologies, and dynamic noise and error rates, which hinder scalability and reliability. Distributed quantum computing, particularly chip-to-chip connections, has emerged as a solution by interconnecting multiple processors to collaboratively execute large circuits. While hardware advancements, such as IBM's Quantum Flamingo, focus on improving inter-chip fidelity, limited research addresses efficient circuit cutting and qubit mapping in distributed systems. This project introduces InterPlace, a self-adaptive, hardware-aware framework for chip-to-chip distributed quantum systems. InterPlace analyzes qubit noise and error rates to construct a virtual system topology, guiding circuit partitioning and distributed qubit mapping to minimize SWAP overhead and enhance fidelity. Implemented with IBM Qiskit and compared with the state-of-the-art, InterPlace achieves up to a 53.0\% improvement in fidelity and reduces the combination of on-chip SWAPs and inter-chip operations by as much as 33.3\%, demonstrating scalability and effectiveness in extensive evaluations on real quantum hardware topologies.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは非並列な計算機能を提供するが、量子ビット数制限、多様なハードウェアトポロジ、動的ノイズとエラー率など、スケーラビリティと信頼性を損なう大きな課題に直面している。 分散量子コンピューティング、特にチップとチップの接続は、複数のプロセッサを相互接続して大きな回路を協調的に実行するソリューションとして登場した。 IBMのQuantum Flamingoのようなハードウェアの進歩はチップ間の忠実さを改善することに重点を置いているが、限られた研究は分散システムにおける効率的な回路切断と量子ビットマッピングに対処している。 このプロジェクトでは,チップからチップまでの分散量子システムのための,自己適応型ハードウェア対応フレームワークであるInterPlaceを紹介する。 InterPlaceは、クォービットノイズとエラー率を分析し、仮想システムトポロジを構築し、回路分割と分散キュービットマッピングを誘導し、SWAPオーバーヘッドを最小化し、忠実度を高める。 IBM Qiskitで実装され、最先端技術と比較すると、InterPlaceはフィデリティを最大53.0\%改善し、オンチップSWAPとチップ間操作の組み合わせを最大33.3\%削減し、実際の量子ハードウェアトポロジーに関する広範な評価においてスケーラビリティと有効性を向上する。

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