論文の概要: MUSS-TI: Multi-level Shuttle Scheduling for Large-Scale Entanglement Module Linked Trapped-Ion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.25988v1
• Date: Tue, 30 Sep 2025 09:22:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-01 14:45:00.079713
• Title: MUSS-TI: Multi-level Shuttle Scheduling for Large-Scale Entanglement Module Linked Trapped-Ion
• Title（参考訳）: MUSS-TI:大型エンタングルメントモジュールリンクトリップアイオン用マルチレベルシャトルスケジューリング
• Authors: Xian Wu, Chenghong Zhu, Jingbo Wang, Xin Wang,
• Abstract要約: フォトニック配線に基づく大規模トラップイオン量子コンピューティングアーキテクチャを提案する。 本稿では,古典計算におけるマルチレベルメモリスケジューリングにインスパイアされたマルチレベルスケジューリング手法を提案する。 MUSS-TIは、30-32キュービットのアプリケーションで41.74%、平均73.38%、59.82%のアプリケーションで117-128キュービット、256-299キュービットのアプリケーションでそれぞれシャトル運用を削減している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.104359285485897
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Trapped-ion computing is a leading architecture in the pursuit of scalable and high fidelity quantum systems. Modular quantum architectures based on photonic interconnects offer a promising path for scaling trapped ion devices. In this design, multiple Quantum Charge Coupled Device (QCCD) units are interconnected through entanglement module. Each unit features a multi-zone layout that separates functionalities into distinct areas, enabling more efficient and flexible quantum operations. However, achieving efficient and scalable compilation of quantum circuits in such entanglement module linked Quantum Charge-Coupled Device (EML-QCCD) remains a primary challenge for practical quantum applications. In this work, we propose a scalable compiler tailored for large-scale trapped-ion architectures, with the goal of reducing the shuttling overhead inherent in EML-QCCD devices. MUSS-TI introduces a multi-level scheduling approach inspired by multi-level memory scheduling in classical computing. This method is designed to be aware of the distinct roles of different zones and to minimize the number of shuttling operations required in EML-QCCD systems. We demonstrate that EML-QCCD architectures are well-suited for executing large-scale applications. Our evaluation shows that MUSS-TI reduces shuttle operations by 41.74% for applications with 30-32 qubits, and by an average of 73.38% and 59.82% for applications with 117-128 qubits and 256-299 qubits, respectively.
• Abstract（参考訳）: トラップド・イオン・コンピューティングは、スケーラブルで高忠実な量子システムを追求する主要なアーキテクチャである。 フォトニック配線に基づくモジュラー量子アーキテクチャは、捕捉されたイオンデバイスをスケールするための有望な経路を提供する。 この設計では、複数の量子電荷結合デバイス(QCCD)ユニットが絡み合いモジュールを介して相互接続される。 各ユニットは、機能機能を別々の領域に分割するマルチゾーンレイアウトを備えており、より効率的で柔軟な量子演算を可能にしている。 しかし、そのような絡み合いモジュールをリンクした量子電荷結合デバイス(EML-QCCD)における量子回路の効率的かつスケーラブルなコンパイルを実現することは、実用的な量子アプリケーションにとって大きな課題である。 本研究では,EML-QCCDデバイスに固有のシャットリングオーバーヘッドを低減することを目的として,大規模捕捉イオンアーキテクチャに適したスケーラブルなコンパイラを提案する。 MUSS-TIは、古典コンピューティングにおけるマルチレベルメモリスケジューリングにインスパイアされたマルチレベルスケジューリングアプローチを導入している。 この方法は、異なるゾーンの異なる役割を認識し、EML-QCCDシステムに必要なシャットリング操作数を最小化するように設計されている。 EML-QCCDアーキテクチャは大規模アプリケーションの実行に適していることを示す。 MUSS-TIは、30-32キュービットのアプリケーションで41.74%、平均73.38%、59.82%のアプリケーションで117-128キュービット、256-299キュービットのアプリケーションでそれぞれシャトル運用を削減している。

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