Fugu-MT 論文翻訳(概要): Q-DICE: Quantum Distributed Interconnect Compiler and Emulator

論文の概要: Q-DICE: Quantum Distributed Interconnect Compiler and Emulator

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.11340v1
Date: Tue, 09 Jun 2026 18:19:08 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-06-11 16:42:38.133659
Title: Q-DICE: Quantum Distributed Interconnect Compiler and Emulator
Title（参考訳）: Q-DICE: 量子分散インターコネクションコンパイラとエミュレータ
Authors: Michael Silver, Zachary Vernec, Hans-Arno Jacobsen,
Abstract要約: 従来のシミュレータやモノリシックハードウェア上で分散量子回路をベンチマークするための,ハードウェア対応エミュレーション環境であるQ-DICEを紹介する。 Q-DICEは分散量子ハードウェアの物理的制限を忠実に強制する分散対応コンパイラおよびノイズモデリングエンジンである。これらの結果は,プラットフォーム間の実分散量子システムの挙動を正確に再現するQ-DICEの能力を示している。
参考スコア（独自算出の注目度）: 6.651912879528297
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: As distributed quantum computing (DQC) offers a leading path towards scalable quantum computation, the ability to benchmark distributed algorithms under realistic conditions becomes critical for system co-design. However, without access to physical systems, researchers lack tools to evaluate distribution protocols. We introduce Q-DICE (Quantum Distributed Interconnect Compiler and Emulator), a hardware-aware emulation environment for benchmarking distributed quantum circuits on classical simulators and on NISQ-era monolithic hardware. This work provides three core contributions: (1) a programmatic scheme to construct distributed QPU backends, utilizing two novel techniques - QPU slicing and stitching - to facilitate distributed circuit mapping, (2) a methodology for modeling nonlocal link noise using physically motivated Kraus operators and stochastic error channels, and (3) a boundary-aware circuit mapping algorithm enforcing distributed QPU topology constraints during transpilation. Together, these components constitute a distribution-aware compiler and noise-modeling engine that faithfully enforces the physical limitations of distributed quantum hardware within existing execution environments. We validate Q-DICE against a multitude of experimentally demonstrated quantum circuits, including a distributed Grover's search on optically linked trapped-ion hardware, achieving a worst-case fidelity deviation of 4% between simulated and experimental results. These findings demonstrate Q-DICE's capacity to accurately reproduce real distributed quantum system behavior across platforms, streamlining experimentation with distributed quantum algorithms and architectures.
Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)は、スケーラブルな量子計算への主要な道筋を提供するため、現実的な条件下で分散アルゴリズムをベンチマークする能力は、システムの共同設計にとって重要となる。しかし、物理的システムにアクセスできることなく、研究者は配布プロトコルを評価するためのツールを欠いている。古典的シミュレータやNISQ時代のモノリシックハードウェア上で分散量子回路をベンチマークするハードウェア対応エミュレーション環境であるQ-DICE(Quantum Distributed Interconnect Compiler and Emulator)を紹介する。本研究は,(1)分散QPUバックエンドを構築するためのプログラム的スキーム,(2)物理的に動機付けられたクラウス演算子と確率的誤差チャネルを用いた非局所リンクノイズのモデル化,(3)トランスパイル中に分散QPUトポロジー制約を強制する境界対応回路マッピングアルゴリズム,の3つの新しい手法(QPUスライシングと縫合)を用いて,分散QPUバックエンドを構築するためのプログラム的スキームを提供する。これらのコンポーネントは、分散量子ハードウェアの既存の実行環境における物理的な制限を忠実に強制する分散コンパイラとノイズモデリングエンジンを構成する。我々は,光結合型トラップイオンハードウェアにおけるGroverの分散探索を含む,多数の実験的量子回路に対するQ-DICEの有効性を検証する。これらの結果は、Q-DICEがプラットフォーム間の実際の分散量子システムの挙動を正確に再現する能力を示し、分散量子アルゴリズムとアーキテクチャによる実験を合理化している。

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