論文の概要: DC-MBQC: A Distributed Compilation Framework for Measurement-Based Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.00214v1
- Date: Thu, 01 Jan 2026 05:16:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-05 15:04:33.313653
- Title: DC-MBQC: A Distributed Compilation Framework for Measurement-Based Quantum Computing
- Title（参考訳）: DC-MBQC:測定に基づく量子コンピューティングのための分散コンパイルフレームワーク
- Authors: Yecheng Xue, Rui Yang, Zhiding Liang, Tongyang Li,
- Abstract要約: 本稿では,測定に基づく量子コンピューティングに適した分散量子コンパイルフレームワークDC-MBQCを提案する。
我々は、量子処理ユニット間での作業負荷のバランスを保ちながら、グラフ状態の構造を保存する適応グラフ分割アルゴリズムを開発した。
実験では、必要な光子寿命が7.46倍、完全接続QPUが8つで6.82倍のスピードアップが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.12165843725862
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Distributed quantum computing (DQC) is a promising technique for scaling up quantum systems. While significant progress has been made in DQC for quantum circuit models, there exists much less research on DQC for measurement-based quantum computing (MBQC), which is a universal quantum computing model that is essentially different from the circuit model and particularly well-suited to photonic quantum platforms. In this paper, we propose DC-MBQC, the first distributed quantum compilation framework tailored for MBQC. We identify and address two key challenges in enabling DQC for MBQC. First, for task allocation among quantum processing units (QPUs), we develop an adaptive graph partitioning algorithm that preserves the structure of the graph state while balancing the workload across QPUs. Second, for inter-QPU communication, we introduce the layer scheduling problem and propose an algorithm to solve it. Regrading realistic hardware requirements, we optimize the execution time of running quantum programs and the corresponding required photon lifetime to avoid fatal failures caused by photon loss. Our experiments demonstrate a $7.46\times$ improvement on required photon lifetime and $6.82\times$ speedup with 8 fully-connected QPUs, which further confirm the advantage of distributed quantum computing in photonic systems. The source code is publicly available at https://github.com/qfcwj/DC-MBQC.
- Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)は、量子システムをスケールアップするための有望な技術である。
量子回路モデルに対するDQCの進歩は著しいが、測定ベース量子コンピューティング(MBQC)におけるDQCの研究は、本質的には回路モデルと異なり、特にフォトニック量子プラットフォームに適した普遍的な量子コンピューティングモデルである。
本稿では,MBQCに適した分散量子コンパイルフレームワークであるDC-MBQCを提案する。
MBQCのためのDQCを実現する上での2つの重要な課題を特定し,対処する。
まず、量子処理ユニット(QPU)間のタスク割り当てについて、QPU間の作業負荷のバランスを保ちながらグラフ状態の構造を保存する適応的なグラフ分割アルゴリズムを開発する。
第2に、QPU間通信において、層スケジューリング問題を導入し、それを解くアルゴリズムを提案する。
現実的なハードウェア要件を改良し、量子プログラムの実行時間とそれに対応する光子寿命を最適化し、光子損失による致命的な障害を回避する。
我々の実験では、必要な光子寿命を7.46\times$改善し、8つの完全接続QPUで6.82\times$スピードアップし、フォトニックシステムにおける分散量子コンピューティングの利点をさらに確認した。
ソースコードはhttps://github.com/qfcwj/DC-MBQCで公開されている。
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