論文の概要: Benchmarking Distributed Quantum Computing Emulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.01807v1
• Date: Mon, 01 Dec 2025 15:42:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-02 19:46:34.933187
• Title: Benchmarking Distributed Quantum Computing Emulators
• Title（参考訳）: 分散量子コンピューティングエミュレータのベンチマーク
• Authors: Guillermo Díaz-Camacho, Iago F. Llovo, F. Javier Cardama, Irais Bautista, Daniel Faílde, Mariamo Mussa Juane, Jorge Vázquez-Pérez, Natalia Costas, Tomás F. Pena, Andrés Gómez,
• Abstract要約: 分散量子コンピューティング(DQC)は、量子通信プロトコルを通じて小さな量子ノードを相互接続することでこの問題に対処する。 DQCエミュレータを評価するためのベンチマークフレームワークを導入する。 Qiskit Aer、SquidASM、Interlin-q、SQUANCHの4つの代表的なエミュレータをベンチマークする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.031136645551641
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Scalable quantum computing requires architectural solutions beyond monolithic processors. Distributed quantum computing (DQC) addresses this challenge by interconnecting smaller quantum nodes through quantum communication protocols, enabling collaborative computation. While several experimental and theoretical proposals for DQC exist, emulator platforms are essential tools for exploring their feasibility under realistic conditions. In this work, we introduce a benchmarking framework to evaluate DQC emulators using a distributed implementation of the inverse Quantum Fourier Transform ($\mathrm{QFT}^{\dagger}$) as a representative test case, which enables efficient phase recovery from pre-encoded Fourier states. The QFT is partitioned across nodes using teleportation-based protocols, and performance is analyzed in terms of execution time, memory usage, and fidelity with respect to a monolithic baseline. As part of this work, we review a broad range of emulators, identifying their capabilities and limitations for programming distributed quantum algorithms. Many platforms either lacked support for teleportation protocols or required complex workarounds. Consequently, we select and benchmark four representative emulators: Qiskit Aer, SquidASM, Interlin-q, and SQUANCH. They differ significantly in their support for discrete-event simulation, quantum networking, noise modeling, and parallel execution. Our results highlight the trade-offs between architectural fidelity and simulation scalability, providing a foundation for future emulator development and the validation of distributed quantum protocols. This framework can be extended to support additional algorithms and emulators.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルな量子コンピューティングは、モノリシックプロセッサ以外のアーキテクチャソリューションを必要とする。 分散量子コンピューティング(DQC)はこの課題に対処し、小さな量子ノードを量子通信プロトコルを介して相互接続し、協調的な計算を可能にする。 DQCの実験的および理論的提案はいくつか存在するが、エミュレータプラットフォームは現実的な条件下での実現可能性を探るための必須のツールである。 本研究では,DQCエミュレータの評価を行うためのベンチマークフレームワークを,逆量子フーリエ変換(\mathrm{QFT}^{\dagger}$)の分散実装を用いて提案する。 QFTはテレポーテーションベースのプロトコルを使用してノード間で分割され、パフォーマンスはモノリシックなベースラインに対する実行時間、メモリ使用量、忠実度の観点から分析される。 この研究の一環として、分散量子アルゴリズムのプログラミング能力と限界を特定し、幅広いエミュレータについてレビューする。 多くのプラットフォームはテレポーテーションプロトコルをサポートしていなかったか、複雑な回避策を必要としていた。 その結果、Qiskit Aer、SquidASM、Interlin-q、SQUANCHの4つの代表エミュレータを選択してベンチマークする。 これらは離散イベントシミュレーション、量子ネットワーク、ノイズモデリング、並列実行のサポートにおいて大きく異なる。 この結果は,アーキテクチャの忠実性とシミュレーションのスケーラビリティのトレードオフを強調し,将来のエミュレータ開発と分散量子プロトコルの検証の基盤を提供する。 このフレームワークは、追加のアルゴリズムとエミュレータをサポートするように拡張できる。

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