論文の概要: Network Operations Scheduling for Distributed Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13687v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 18:40:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 18:52:09.681971
• Title: Network Operations Scheduling for Distributed Quantum Computing
• Title（参考訳）: 分散量子コンピューティングのためのネットワーク運用スケジューリング
• Authors: Nitish Kumar Chandra, Eneet Kaur, Kaushik P. Seshadreesan,
• Abstract要約: 我々は、Make span最小化問題を解くための2つのアプローチを比較し、対比する。 1つのアプローチはリソース制約付きプロジェクトスケジューリング(RCPSP)フレームワークに基づいており、もう1つはgreedyアルゴリズムに基づいている。 以上の結果から, RCPSP フレームワークの有効性を概説するとともに, グリードアルゴリズムの妥当性と有用性について概説した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Realizing distributed architectures for quantum computing is crucial to scaling up computational power. A key component of such architectures is a scheduler that coordinates operations over a short-range quantum network required to enable the necessary non-local entangling gates between quantum processing units (QPUs). It is desirable to determine schedules of minimum make span, which in the case of networks with constrained resources hinges on their efficient usage. Here we compare and contrast two approaches to solving the make span minimization problem, an approach based on the resource constrained project scheduling (RCPSP) framework, and another based on a greedy heuristic algorithm. The workflow considered is as follows. Firstly, the computational circuit is partitioned and assigned to different QPUs such that the number of nonlocal entangling gates acting across partitions is minimized while the qubit load is nearly uniform on the individual QPUs, which can be accomplished using, e.g., the METIS solver. Secondly, the nonlocal entangling gate requirements with respect to the partitions are identified, and mapped to network operation sequences that deliver the necessary entanglement between the QPUs. Finally, the network operations are scheduled such that the make span is minimized. As illustrative examples, we analyze the implementation of a small instance of the Quantum Fourier Transform algorithm over instances of a simple hub and spoke (star) network architecture comprised of a quantum switch as the hub and QPUs as spokes, each with a finite qubit resource budget. In one instance, our results show the RCPSP approach outperforming the greedy heuristic. In another instance, we find the two performing equally well. Our results thus illustrate the effectiveness of the RCPSP framework, while also underlining the relevance and usefulness of greedy heuristics.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングのための分散アーキテクチャの実現は、計算能力のスケールアップに不可欠である。 このようなアーキテクチャの鍵となるコンポーネントは、量子処理ユニット(QPU)間の非局所エンタングゲートを実現するのに必要な短距離量子ネットワーク上の操作を調整するスケジューラである。 資源制約のあるネットワークの場合、効率のよい利用を前提として、最小限のmakeスパンのスケジュールを決定することが望ましい。 ここでは, 資源制約型プロジェクトスケジューリング(RCPSP)フレームワークに基づくアプローチと, 欲求的ヒューリスティックアルゴリズムに基づくアプローチを比較し, 比較する。 考慮すべきワークフローは以下の通りである。 まず、各QPUに対してキュービット負荷がほぼ均一であり、例えばMETISソルバを用いて計算回路を分割し、分割に作用する非局所エンタングゲートの数を最小限に抑えるように、異なるQPUに割り当てる。 第2に、パーティションに関する非局所エンタングゲート要件を特定し、ネットワーク操作シーケンスにマッピングし、QPU間の必要なエンタングメントを提供する。 最後に、makeスパンを最小限に抑えるようにネットワーク操作をスケジュールする。 実例として、簡単なハブのインスタンス上での量子フーリエ変換アルゴリズムの小さなインスタンスの実装を分析し、量子スイッチをハブとし、QPUをスポークとして構成した(スター)ネットワークアーキテクチャを有限のキュービットリソース予算で解析する。 一つの例では, RCPSP アプローチは強欲なヒューリスティックよりも優れていた。 別の例では,2つの動作が同じように良好であることに気付きます。 以上の結果から,RCPSPフレームワークの有効性が示唆され,また,強欲なヒューリスティックスの有効性と有用性も示唆された。

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