論文の概要: Deadline-Aware Scheduling of Distributed Quantum Circuits in Near-Term Quantum Cloud
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06157v1
- Date: Thu, 04 Dec 2025 18:50:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.21021
- Title: Deadline-Aware Scheduling of Distributed Quantum Circuits in Near-Term Quantum Cloud
- Title（参考訳）: 短期量子クラウドにおける分散量子回路のデッドライン対応スケジューリング
- Authors: Nour Dehaini, Christia Chahoud, Mahdi Chehimi,
- Abstract要約: 分散量子コンピューティング(DQC)は、大規模量子回路を複数の量子処理ユニット(QPU)上に分散することにより、スケーラブルな量子計算を可能にする。
提案フレームワークは、回路期限とQPU容量制限を考慮しつつ、分割された量子サブ回路をスケジュールする。
また、分割されたサブ回路間の依存関係をキャプチャし、異なるQPU上でサンプリングショットの実行を分散することで、効率的なワイヤ切断と高速な実行を実現している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.0718953516814103
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Distributed quantum computing (DQC) enables scalable quantum computations by distributing large quantum circuits on multiple quantum processing units (QPUs) in the quantum cloud. In DQC, after partitioning quantum circuits, they must be scheduled and executed on heterogenous QPUs while balancing latency, overhead, QPU communication resource limits. However, since fully functioning quantum communication networks have not been realized yet, near-term quantum clouds will only rely on local operations and classical communication settings between QPUs, without entangled quantum links. Additionally, existing DQC scheduling frameworks do not account for user-defined execution deadlines and adopt inefficient wire cutting techniques. Accordingly, in this work, a deadline aware DQC scheduling framework with efficient wire cutting for near-term quantum cloud is proposed. The proposed framework schedules partitioned quantum subcircuits while accounting for circuit deadlines and QPU capacity limits. It also captures dependencies between partitioned subcircuits and distributes the execution of the sampling shots on different QPUs to have efficient wire cutting and faster execution. In this regard, a deadline-aware circuit scheduling optimization problem is formulated, and solved using simulated annealing. Simulation results show a marked improvement over existing shot-agnostic frameworks under urgent deadlines, reaching a 12.8% increase in requests served before their deadlines. Additionally, the proposed framework serves 8.16% more requests, on average, compared to state-of-the-art dependency-agnostic baseline frameworks, and by 9.60% versus the dependency-and-shot-agnostic baseline, all while achieving a smaller makespan of the DQC execution. Moreover, the proposed framework serves 23.7%, 24.5%, and 25.38% more requests compared to greedy, list scheduling, and random schedulers, respectively.
- Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)は、大規模量子回路を複数の量子処理ユニット(QPU)上に分散することにより、スケーラブルな量子計算を可能にする。
DQCでは、量子回路を分割した後は、レイテンシ、オーバーヘッド、QPU通信リソース制限のバランスを保ちながら、異種QPU上でスケジュールされ実行されなければならない。
しかし、完全に機能する量子通信ネットワークはまだ実現されていないため、短期量子雲は量子リンクを絡めることなく、ローカルな操作とQPU間の古典的な通信設定にのみ依存する。
さらに、既存のDQCスケジューリングフレームワークは、ユーザ定義の実行期限を考慮せず、非効率なワイヤカット技術を採用しています。
そこで本研究では,短期量子雲の効率的なワイヤ切断を施したDQCスケジューリングフレームワークを提案する。
提案フレームワークは、回路期限とQPU容量制限を考慮しつつ、分割された量子サブ回路をスケジュールする。
また、分割されたサブ回路間の依存関係をキャプチャし、異なるQPU上でサンプリングショットの実行を分散することで、効率的なワイヤ切断と高速な実行を実現している。
この点に関して、期限対応回路スケジューリング最適化問題を定式化し、シミュレーションアニールを用いて解決する。
シミュレーションの結果、緊急期限下での既存のショット非依存フレームワークに対する顕著な改善が示され、期限前に提供された要求は12.8%増加した。
さらに、提案されたフレームワークは、最先端の依存性に依存しないベースラインフレームワークと比較して平均8.16%のリクエストを処理し、依存関係とショットに依存しないベースラインに対して9.60%削減すると同時に、DQCの実行のペースパンを小さくする。
さらに、提案されたフレームワークは、グリーディ、リストスケジューリング、ランダムスケジューラと比較して23.7%、24.5%、25.38%のリクエストを処理している。
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