論文の概要: Adaptive Resource Orchestration for Distributed Quantum Computing Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.24902v1
- Date: Wed, 31 Dec 2025 14:58:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-01 23:27:28.685352
- Title: Adaptive Resource Orchestration for Distributed Quantum Computing Systems
- Title（参考訳）: 分散量子コンピューティングシステムのための適応的資源オーケストレーション
- Authors: Kuan-Cheng Chen, Felix Burt, Nitish K. Panigrahy, Kin K. Leung,
- Abstract要約: ModEn-Hubは、リアルタイム量子ネットワークオーケストレータと組み合わせたハブ・アンド・スポークフォトニック接続である。
コントロールプレーンはテレポーテーションベースの非ローカルゲートをスケジュールし、並列エンタングルメント試行を起動し、小さなEビットキャッシュを維持する。
1-128 QPUと2500回の試行でModEn-Hubスタイルのオーケストレーションは、約90%のテレポーテーション成功を維持している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.384226548680519
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Scaling quantum computing beyond a single device requires networking many quantum processing units (QPUs) into a coherent quantum-HPC system. We propose the Modular Entanglement Hub (ModEn-Hub) architecture: a hub-and-spoke photonic interconnect paired with a real-time quantum network orchestrator. ModEn-Hub centralizes entanglement sources and shared quantum memory to deliver on-demand, high-fidelity Bell pairs across heterogeneous QPUs, while the control plane schedules teleportation-based non-local gates, launches parallel entanglement attempts, and maintains a small ebit cache. To quantify benefits, we implement a lightweight, reproducible Monte Carlo study under realistic loss and tight round budgets, comparing a naive sequential baseline to an orchestrated policy with logarithmically scaled parallelism and opportunistic caching. Across 1-128 QPUs and 2,500 trials per point, ModEn-Hub-style orchestration sustains about 90% teleportation success while the baseline degrades toward about 30%, at the cost of higher average entanglement attempts (about 10-12 versus about 3). These results provide clear, high-level evidence that adaptive resource orchestration in the ModEn-Hub enables scalable and efficient quantum-HPC operation on near-term hardware.
- Abstract（参考訳）: 単一のデバイスを超えて量子コンピューティングをスケールするには、多くの量子処理ユニット(QPU)をコヒーレントな量子-HPCシステムにネットワーク化する必要がある。
実時間量子ネットワークオーケストレータと組み合わせたハブ・アンド・スポークフォトニック相互接続方式であるModEn-Hubアーキテクチャを提案する。
ModEn-Hubはエンタングルメントソースと共有量子メモリを集中化し、異種QPU間でオンデマンドで高忠実なベルペアを提供する。
メリットを定量化するために、現実的な損失と厳密なラウンド予算の下で、軽量で再現可能なモンテカルロ研究を実装し、単純でシーケンシャルなベースラインと、対数的スケールの並列性と機会的キャッシングによる編成されたポリシーを比較した。
1-128 QPUと2500回の試行でModEn-Hubスタイルのオーケストレーションはおよそ90%のテレポーテーション成功を維持し、ベースラインは平均的絡み合い(約10-12対3)のコストで約30%低下した。
これらの結果は、ModEn-Hubにおける適応的なリソースオーケストレーションが、短期ハードウェア上でスケーラブルで効率的な量子HPC操作を可能にするという明確な高レベルな証拠を提供する。
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