論文の概要: Distributed Quantum Computing with Fan-Out Operations and Qudits: the Case of Distributed Global Gates (a Preliminary Study)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.03685v1
• Date: Wed, 03 Dec 2025 11:26:47 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2025-12-04 12:06:10.845035
• Title: Distributed Quantum Computing with Fan-Out Operations and Qudits: the Case of Distributed Global Gates (a Preliminary Study)
• Title（参考訳）: ファンアウト操作とクイディットを用いた分散量子コンピューティング:分散グローバルゲートの場合(予備研究)
• Authors: Seng W. Loke,
• Abstract要約: 本稿では,分散ファンアウト操作において,マルチパーティント・エンタングルメント・リソースがいかに有用かを検討する。 また、分散量子回路圧縮における次元4の量子ビットの利用についても検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.720960618356385
• License:
• Abstract: Much recent work on distributed quantum computing have focused on the use of entangled pairs and distributed two qubit gates. But there has also been work on efficient schemes for achieving multipartite entanglement between nodes in a single shot, removing the need to generate multipartite entangled states using many entangled pairs. This paper looks at how multipartite entanglement resources (e.g., GHZ states) can be useful for distributed fan-out operations; we also consider the use of qudits of dimension four for distributed quantum circuit compression. In particular, we consider how such fan-out operations and qudits can be used to implement circuits which are challenging for distributed quantum computation, involving pairwise qubit interactions, i.e., what has been called global gates (a.k.a. global Mølmer-Sørensen gates). Such gates have been explored to possibly yield more efficient computations via reduced circuit depth, and can be carried out efficiently in some types of quantum hardware (e.g., trapped-ion quantum computers); we consider this as an exploration of an ``extreme'' case for distribution given the global qubit-qubit interactions. We also conclude with some implications for future work on quantum circuit compilation and quantum data centre design.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングに関する最近の研究は、絡み合ったペアと2つのキュービットゲートの使用に焦点を当てている。 しかし、単一ショットでノード間のマルチパーティントの絡み合いを達成するための効率的なスキームの開発も行われており、多くの絡み合いペアを使用してマルチパーティントの絡み合い状態を生成する必要がなくなった。 本稿では,分散ファンアウト操作において,マルチパーティント・エンタングルメント・リソース(例えばGHZ状態)がいかに有用かを検討するとともに,分散量子回路圧縮において次元4のクォーディットを用いることも検討する。 特に、そのようなファンアウト演算やキューディットを用いて分散量子計算に挑戦する回路を実装し、ペアワイズ量子ビット相互作用、すなわちグローバルゲートと呼ばれるもの(グローバルMølmer-Sørensenゲート)をどう実装するかを考える。 このようなゲートは、回路深さを減らしより効率的な計算を行うために探索され、いくつかの種類の量子ハードウェア(例えば、閉じ込められたイオン量子コンピュータ)で効率的に実行できる。 また、量子回路のコンパイルと量子データセンターの設計に関する今後の研究について、いくつかの意味を結論付けている。

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