論文の概要: A dataflow programming framework for linear optical distributed quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.08389v1
- Date: Tue, 13 Jan 2026 09:57:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-14 18:27:19.142722
- Title: A dataflow programming framework for linear optical distributed quantum computing
- Title（参考訳）: 線形光分散量子コンピューティングのためのデータフロープログラミングフレームワーク
- Authors: Giovanni de Felice, Boldizsár Poór, Cole Comfort, Lia Yeh, Mateusz Kupper, William Cashman, Bob Coecke,
- Abstract要約: フォトニックシステムは量子プロセッサを相互接続し、スケーラブルでネットワーク化されたアーキテクチャを実現するための有望なプラットフォームを提供する。
本稿では,線形光学,ZX計算,データフロープログラミングを融合した分散量子コンピューティングのためのグラフィカルなフレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.368117423972661
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Photonic systems offer a promising platform for interconnecting quantum processors and enabling scalable, networked architectures. Designing and verifying such architectures requires a unified formalism that integrates linear algebraic reasoning with probabilistic and control-flow structures. In this work, we introduce a graphical framework for distributed quantum computing that brings together linear optics, the ZX-calculus, and dataflow programming. Our language supports the formal analysis and optimization of distributed protocols involving both qubits and photonic modes, with explicit interfaces for classical control and feedforward, all expressed within a synchronous dataflow model with discrete-time dynamics. Within this setting, we classify entangling photonic fusion measurements, show how their induced Pauli errors can be corrected via a novel flow structure for fusion networks, and establish correctness proofs for new repeat-until-success protocols enabling arbitrary fusions. Layer by layer, we construct qubit architectures incorporating practical optical components such as beam splitters, switches, and photon sources, with graphical proofs that they are deterministic and support universal quantum computation. Together, these results establish a foundation for verifiable compilation and automated optimization in networked quantum computing.
- Abstract（参考訳）: フォトニックシステムは量子プロセッサを相互接続し、スケーラブルでネットワーク化されたアーキテクチャを実現するための有望なプラットフォームを提供する。
このようなアーキテクチャの設計と検証には、線形代数的推論と確率論的および制御フロー構造を統合する統一的な形式主義が必要である。
本研究では,線形光学,ZX計算,データフロープログラミングを融合した分散量子コンピューティングのためのグラフィカルなフレームワークを提案する。
我々の言語は、古典的な制御とフィードフォワードのための明示的なインターフェースを備えたキュービットモードとフォトニックモードの両方を含む分散プロトコルの形式解析と最適化をサポートし、これらは全て離散時間力学を持つ同期データフローモデル内で表現される。
この設定では,光子融合測定の絡み合いを分類し,その発生したパウリの誤差を核融合ネットワークの新たな流れ構造によってどのように修正できるかを示し,任意の核融合を実現するための新しい反復核・核融合プロトコルの正当性証明を確立する。
そこで我々は,ビームスプリッタ,スイッチ,光子源などの実用的な光学部品を実装した量子ビットアーキテクチャを構築し,それらが決定論的であり,普遍的な量子計算をサポートすることのグラフィカルな証明を行った。
これらの結果は、ネットワーク化された量子コンピューティングにおいて、検証可能なコンパイルと自動最適化の基礎を確立している。
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