論文の概要: Advantage in distributed quantum computing with slow interconnects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10693v1
- Date: Thu, 11 Dec 2025 14:39:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-12 16:15:42.418168
- Title: Advantage in distributed quantum computing with slow interconnects
- Title（参考訳）: 遅い相互接続による分散量子コンピューティングのアドバンテージ
- Authors: Evan E Dobbs, Nicolas Delfosse, Aharon Brodutch,
- Abstract要約: 分散量子コンピューティングの主なボトルネックは、量子処理ユニット(QPU)間の絡み合いの発生率である。
遅い相互接続によって接続された複数のQPUが、単一のQPUで作られたモノリシックアーキテクチャより優れていることを示す。
このことは、短期マルチQPUデバイスにおける分散CliNRの可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.338174941551702
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The main bottleneck for distributed quantum computing is the rate at which entanglement is produced between quantum processing units (QPUs). In this work, we prove that multiple QPUs connected through slow interconnects can outperform a monolithic architecture made with a single QPU. We consider a distributed quantum computing model with the following assumptions: (1) each QPU is linked to only two other QPUs, (2) each link produces only one Bell pair at a time, (3) the time to generate a Bell pair is $τ_e$ times longer than the gate time. We propose a distributed version of the CliNR partial error correction scheme respecting these constraints and we show through circuit level simulations that, even if the entanglement generation time $τ_e$ is up to five times longer than the gate time, distributed CliNR can achieve simultaneously a lower logical error rate and a shorter depth than both the direct implementation and the monolithic CliNR implementation of random Clifford circuits. In the asymptotic regime, we relax assumption (2) and we prove that links producing $O(t/\ln t)$ Bell pairs in parallel, where $t$ is the number of QPUs, is sufficient to avoid stalling distributed CliNR, independently of the number of qubits per QPU. This demonstrates the potential of distributed CliNR for near-term multi-QPU devices. Moreover, we envision a distributed quantum superiority experiment based on the conjugated Clifford circuits of Bouland, Fitzsimons and Koh implemented with distributed CliNR.
- Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングの主なボトルネックは、量子処理ユニット(QPU)間の絡み合いの発生率である。
本研究では,複数のQPUが遅い相互接続によって接続され,単一のQPUを用いたモノリシックアーキテクチャよりも優れていることを示す。
1)各QPUは2つの他のQPUにのみリンクされ、(2)各リンクは1回に1つのベルペアしか生成せず、(3)ベルペアを生成する時間はゲート時間より$τ_e$長い。
本稿では,これらの制約を考慮に入れたCliNR部分誤り訂正方式の分散バージョンを提案し,絡み合い発生時間$τ_e$がゲート時間より最大5倍長くても,分散CliNRは直接実装とランダムクリフォード回路のモノリシックCliNR実装の両方よりも低い論理誤差率と短い深さを同時に達成できることを示す。
漸近的状態において、仮定(2)を緩和し、$O(t/\ln t)$ Bellペアを並列に生成するリンクを証明し、$t$はQPUの数であり、QPU当たりのキュービット数とは無関係に分散CliNRの停止を回避するのに十分である。
このことは、短期マルチQPUデバイスにおける分散CliNRの可能性を示している。
さらに,Bouland,Fitzsimons,Kohの共役クリフォード回路を分散CliNRで実装した分散量子優位性実験を考案した。
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