論文の概要: Architectural Approaches to Fault-Tolerant Distributed Quantum Computing and Their Entanglement Overheads

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13657v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 18:14:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 18:52:09.665242
• Title: Architectural Approaches to Fault-Tolerant Distributed Quantum Computing and Their Entanglement Overheads
• Title（参考訳）: フォールトトレラント分散量子コンピューティングとその絡み合いオーバーヘッドに対するアーキテクチャ的アプローチ
• Authors: Nitish Kumar Chandra, Eneet Kaur, Kaushik P. Seshadreesan,
• Abstract要約: 分散量子コンピューティング(DQC)プラットフォーム上でのフォールトトレラント量子計算は、リソース要件とノイズ閾値を慎重に評価する必要がある。 タイプ1アーキテクチャはGHZ(Greenberger-e-Zeilinger)状態を介して接続された小さな量子ノードで構成され、非局所安定化器の測定を可能にする。 タイプ2アーキテクチャは、大規模なエラー訂正コードブロックを複数のモジュールに分散しており、ほとんどの安定化器はローカルのままである。 Type 3アーキテクチャは、異なるモジュールにコードブロックを割り当て、格子ゲート、格子手術、テレポーテーションのようなフォールトトレラントな操作を実行できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fault tolerant quantum computation over distributed quantum computing (DQC) platforms requires careful evaluation of resource requirements and noise thresholds. As quantum hardware advances toward modular and networked architectures, various fault tolerant DQC schemes have been proposed, which can be broadly categorized into three architectural types. Type 1 architectures consist of small quantum nodes connected via Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states, enabling nonlocal stabilizer measurements. Type 2 architectures distribute a large error correcting code block across multiple modules, with most stabilizer measurements remaining local, except for a small subset at patch boundaries that are performed using nonlocal CNOT gates. Type 3 architectures assign code blocks to distinct modules and can perform fault tolerant operations such as transversal gates, lattice surgery, and teleportation to implement logical operations between code blocks. Using the planar surface code and toric code as representative examples, we analyze how the resource requirements, particularly the number of Bell pairs and the average number of generation attempts, scale with increasing code distance across different architectural designs. This analysis provides valuable insights for identifying architectures well suited to fault tolerant distributed quantum computation under near term hardware and resource constraints.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)プラットフォーム上でのフォールトトレラント量子計算は、リソース要件とノイズ閾値を慎重に評価する必要がある。 量子ハードウェアがモジュラーアーキテクチャやネットワークアーキテクチャへと進化するにつれて、様々なフォールトトレラントDQCスキームが提案され、3つのアーキテクチャタイプに大別できる。 タイプ1アーキテクチャは、グリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)を介して接続された小さな量子ノードで構成され、非局所安定化器の測定を可能にする。 タイプ2アーキテクチャは、複数のモジュールにまたがって大きなエラー訂正コードブロックを配布し、ほとんどの安定化器の測定は、非ローカルなCNOTゲートを使用して実行されるパッチ境界における小さなサブセットを除いて、ローカルのままである。 Type 3アーキテクチャは、コードブロックを異なるモジュールに割り当て、コードブロック間の論理的な操作を実装するために、トランスバーサルゲート、格子手術、テレポーテーションのようなフォールトトレラントな操作を実行することができる。 平面表面コードとトーリックコードを代表的な例として用いて、リソース要件、特にベルペアの数と生成回数の平均が、異なるアーキテクチャ設計におけるコード距離の増加とともにどのようにスケールするかを分析します。 この分析は、短期的なハードウェアとリソース制約の下でのフォールトトレラントな分散量子計算に適したアーキテクチャを特定するための貴重な洞察を提供する。

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