Fugu-MT 論文翻訳(概要): Realization of Thread Level Parallelism on Quantum Devices

論文の概要: Realization of Thread Level Parallelism on Quantum Devices

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.05436v1
Date: Fri, 07 Nov 2025 17:12:41 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2025-11-10 21:00:44.84754
Title: Realization of Thread Level Parallelism on Quantum Devices
Title（参考訳）: 量子デバイス上でのスレッドレベル並列化の実現
Authors: Keren Li, Zidong Lin, Zheng An, Guanru Feng, Zipeng Wu, Shiyao Hou, Jingen Xiang,
Abstract要約: 本稿では、複数の独立量子処理ユニット(QPU)を1つの論理デバイスにマージする古典的リンク方式を提案する。最大16個の原子核磁気共鳴(NMR)量子ノードからなるクラスタ上でこのアーキテクチャを検証する。この結果から,古典的リンクは量子計算の論理的サイズを増大させ,今日のハードウェア上での一般的な非一元的チャネルを実現するのに十分であることが示された。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.052118759008482306
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Scaling up quantum devices is a central challenge for realizing practical quantum computation. Modular quantum architectures promise scalability, yet experiments to date have relied on either $\sim\!10^{3}$-qubit monolithic chips or fragile interconnects with high loss. Here, we introduce a classical linkage scheme that merges multiple independent quantum processing units (QPUs) into a single logical device, enabling thread-level parallelism (TLP). Theoretically, we show that quantum routines with product-state inputs and low-rank entangling layers can be re-expressed in an efficient parallelizable form. Experimentally, we validate this architecture on clusters comprising up to sixteen benchtop nuclear magnetic resonance (NMR) quantum nodes. A four-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state is partitioned into parallel two-qubit subcircuits, achieving a fidelity of $93.8\,\%$ with respect to the ideal state. A non-Hermitian evolution, implemented via a truncated Cauchy integral on Hermitian Hamiltonians, reproduces exact observables with high accuracy. Our results demonstrate that classical links suffice to scale up the logical size of quantum computations and realize general, non-unitary channels on today's hardware, opening an experimentally accessible route toward software-defined, clustered quantum accelerators.
Abstract（参考訳）: 量子デバイスをスケールアップすることは、実用的な量子計算を実現する上で重要な課題である。モジュラ量子アーキテクチャはスケーラビリティを約束するが、これまでの実験は$\sim\! 10^{3}$-qubitのモノリシックチップや、高い損失を伴う脆弱な相互接続。本稿では、複数の独立量子処理ユニット(QPU)を単一の論理デバイスにマージし、スレッドレベル並列化(TLP)を可能にする古典的リンク方式を提案する。理論的には、積状態入力と低ランクエンタングル層を持つ量子ルーチンを、効率的に並列化可能な形で再表現できることが示される。実験により,最大16個の原子核磁気共鳴(NMR)量子ノードからなるクラスタ上で,このアーキテクチャを検証した。 4ビットのグリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)は平行2ビットのサブ回路に分割され、理想的な状態に対して9.3.8\,\%の忠実度を達成する。非エルミート的進化(英語版)は、エルミート・ハミルトニアン上の truncated Cauchy 積分によって実装され、正確な可観測物を高精度に再現する。この結果から,古典的リンクは量子計算の論理的サイズを増大させ,今日のハードウェア上での一般的な非一意チャネルを実現するのに十分であることが示され,ソフトウェア定義のクラスタ化量子加速器への実験的にアクセス可能なルートが開かれた。

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