Fugu-MT 論文翻訳(概要): ATHENA: A Compiler For Optimized Scheduling In Distributed Quantum Computers

論文の概要: ATHENA: A Compiler For Optimized Scheduling In Distributed Quantum Computers

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.21795v1
Date: Wed, 20 May 2026 22:43:03 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-05-22 16:35:42.014596
Title: ATHENA: A Compiler For Optimized Scheduling In Distributed Quantum Computers
Title（参考訳）: AtheNA:分散量子コンピュータにおける最適化スケジューリング用コンパイラ
Authors: Won Joon Yun, Dhilan Nag, Sneha Ballabh, Jiapeng Zhao, Eneet Kaur, Poulami Das,
Abstract要約: 分散量子コンピュータ(DQC)は、より小さなチップをフォトニック配線を介して接続することで、大規模なシステムサイズを実現する。 DQCはテレポーテーションを使用してキュービットをリロケーションし、異なるチップ上でキュービット間でCNOTを実行する。非ローカルなCNOTは、チップ内のローカルなCNOTよりも遅い4.3-7.7$times$lowと4$times$ more error-proneである。既存のコンパイラ群CNOTは、重なり合うキュービットをブロックにグループ化し、各ブロックのテレポーテーションをまとめて最適化する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 5.538394808661997
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Distributed Quantum Computers (DQCs) enable large system sizes by connecting smaller chips via photonic interconnects. DQCs use teleportation to relocate qubits and execute CNOTs between qubits on different chips. However, non-local CNOTs are 4.3-7.7$\times$ slower and 4$\times$ more error-prone than local CNOTs within a chip, which degrades program fidelities. Existing compilers group CNOTs with overlapping qubits into blocks and collectively optimize teleportations for each block. However, block-level scheduling has two key drawbacks. First, it lacks lookahead ability across blocks because it selects the optimal schedule for one block before proceeding to the next. As a result, it cannot assess the impact of a teleportation on future blocks. Our studies show that naively expanding the lookahead window to include subsequent blocks does not address this issue. Second, existing approaches do not schedule future block operations or the teleportations they require until preceding blocks are fully scheduled, introducing delay and latency overheads. We propose ATHENA, a DQC compiler that addresses these limitations using two key insights: Utility-driven Lookahead with Multi-Candidate Block Scheduling (UMS) and EPR-Capacity-Aware Early Scheduling (EES). UMS schedules a block by considering only useful future blocks in its lookahead window. A future block has utility if it shares overlapping qubits with the current block being scheduled. UMS also maintains multiple schedules during compilation, allowing it to defer commitment to globally sub-optimal schedules early in the compilation process. EES enables ATHENA to schedule future operations and their relocations early when EPR resources are available. Our evaluations show that ATHENA reduces teleportations by 34% on average and up to 65%, and reduces latency by 2$\times$ on average and up to 2.9$\times$ compared to the state-of-the-art.
Abstract（参考訳）: 分散量子コンピュータ(DQC)は、より小さなチップをフォトニック配線を介して接続することで、大規模なシステムサイズを実現する。 DQCはテレポーテーションを使用してキュービットをリロケーションし、異なるチップ上でキュービット間でCNOTを実行する。しかし、非ローカル CNOT は 4.3-7.7$\times$ slow と 4$\times$ であり、チップ内のローカル CNOT よりもエラーを起こしやすい。既存のコンパイラ群CNOTは、重なり合うキュービットをブロックにグループ化し、各ブロックのテレポーテーションをまとめて最適化する。しかし、ブロックレベルのスケジューリングには2つの欠点がある。まず、次のブロックに進む前に、1ブロックに対して最適なスケジュールを選択するため、ブロック間でのルックアヘッド能力が欠けている。その結果、将来のブロックに対するテレポーテーションの影響を評価できない。本研究は,後続のブロックを含むルックアヘッドウインドウの拡張は,この問題に対処するものではないことを示す。第二に、既存のアプローチでは、先述のブロックが完全にスケジュールされるまで、将来のブロック操作やテレポーテーションをスケジュールせず、遅延と遅延のオーバーヘッドを発生させる。本稿では,これらの制約に対処するDQCコンパイラであるATHENAを提案する。 UMSは、ルックアヘッドウィンドウで有用な将来のブロックのみを考慮することで、ブロックをスケジュールする。将来のブロックは、現在のブロックがスケジュールされているときに重複するキュービットを共有する場合、ユーティリティを持つ。 UMSはまた、コンパイル中に複数のスケジュールを維持しており、コンパイルプロセスの早い段階でグローバルなサブ最適スケジュールへのコミットメントを延期することができる。 EESは、EPRリソースが利用可能になったら、ATHENAが将来のオペレーションとそれらの移動を早期にスケジュールできる。評価の結果,AtheNAは平均で34%,最大で65%,平均で2$\times$,最先端と比較して2.9$\times$に短縮した。

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