論文の概要: Quantum Hamlets: Distributed Compilation of Large Algorithmic Graph States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.06387v1
• Date: Fri, 06 Mar 2026 15:36:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-09 13:17:46.087422
• Title: Quantum Hamlets: Distributed Compilation of Large Algorithmic Graph States
• Title（参考訳）: 量子ハムレット: 大規模アルゴリズムグラフ状態の分散コンパイル
• Authors: Anthony Micciche, Naphan Benchasattabuse, Andrew McGregor, Michal Hajdušek, Rodney Van Meter, Stefan Krastanov,
• Abstract要約: 我々のアルゴリズムであるBURYは、最先端のk分割アルゴリズムよりもベルペアを生成に必要とせず、グラフ状態を分割する。 本稿では,グラフ状態の生成と測定を同時に行う動的ケースに対して,我々の手法を直接適用する方法について議論する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7856410179559383
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the problem of compiling the generation of graph states to arbitrarily many distributed homogeneous quantum processing units (QPUs), providing a scalable partitioning algorithm and graph state generation protocol to minimize the number of Bell pairs required. To this goal, we consider the problem of balanced k graph partitioning with the objective of minimizing the sizes of the maximum matchings between partitions, a more natural measure of entanglement compared to the naive but common metric of cut edges. We show that our heuristic algorithm, BURY, partitions graph states to require fewer Bell pairs for generation than state-of-the-art k partition algorithms. Furthermore, we show that BURY reduces the cut-rank of the partitions, demonstrating that the partitioning found by our algorithm is likely to minimize the Bell pair utilization of any future improved distributed graph state generation protocol. Additionally, we discuss how one could straightforwardly apply our methods to the dynamic case where the graph state generation and measurement are performed concurrently. Our study of the balanced minimum maximum matching k partition problem and the heuristic algorithm we design provides a scalable foundation for reducing quantum network overhead for distributed measurement-based quantum computation (MBQC), as well as any scheme where distributed graph state generation is desired.
• Abstract（参考訳）: グラフ状態の生成を任意に多くの分散均一量子処理ユニット(QPU)にコンパイルする問題について検討し、必要なベルペア数を最小化するために、スケーラブルなパーティショニングアルゴリズムとグラフ状態生成プロトコルを提供する。 この目的のために、分割間の最大マッチングのサイズを最小化することを目的としたバランスの取れたkグラフ分割の問題を考える。 我々のヒューリスティックアルゴリズム BURY では、グラフ状態の分割は、最先端の k 分割アルゴリズムよりも、生成にベルペアを少なくする必要がある。 さらに,BURYはパーティションのカットランクを低減し,将来の分散グラフ状態生成プロトコルのベルペア利用を最小化できることを示す。 さらに,グラフ状態の生成と測定を同時に行う動的ケースに対して,我々の手法を直接適用する方法についても論じる。 本研究は,分散計測に基づく量子計算(MBQC)における量子ネットワークオーバーヘッドを低減するためのスケーラブルな基盤と,分散グラフ状態の生成が望まれる任意のスキームを提供する。

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