論文の概要: Distributed Semantics for Distributed Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.11216v1
- Date: Mon, 13 Jul 2026 08:09:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-14 17:47:21.388731
- Title: Distributed Semantics for Distributed Quantum Computing
- Title（参考訳）: 分散量子コンピューティングのための分散セマンティクス
- Abstract要約: 本稿では,プロセス境界に沿ってシステム状態を分割し,各プロセスの進化を独立に追従する量子プロセス計算を提案する。
構成性は複雑な系を推論する鍵であるが、量子過程の計算は空間的な種類を提供するのに苦労している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a quantum process calculus that can split the system state along process boundaries and follow the evolution of each process in isolation, without losing information about the joint state-a property we call spatial compositionality. Compositionality is the key to reasoning about any complex system, yet quantum process calculi have struggled to provide its spatial kind, which would enable analyzing a system one process at a time. Many a quantum process calculi have been proposed, but they invariably rely on a global state representation based on state vectors or density matrices, with no known way to split them without losing information about entanglement. We propose to model quantum states with Deutsch-Hayden descriptors instead, which provide a modular representation of qubit states and their evolution. We adapt these descriptors to allow arbitrary splitting and merging of the store of qubits, leading to an unusual process calculus in which qubit transfer messages carry the actual state of the qubit, where existing calculi transfer only a reference. The calculus gives localized views of system state visible to each process, which can be assembled back together into the joint state. We define a notion of process equivalence with extensive justification grounded in physics and show a bisimulation whose soundness proof is simplified by spatial compositionality. The calculus can model open systems entangled with external processes, and we demonstrate this capability on a fragment of the BB84 key distribution protocol. This exercise shows that Deutsch-Hayden descriptors can successfully track qubit movements across process and system boundaries, though it needs help from density matrices to reason about information flow.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,プロセス境界に沿って系の状態を分割し,各プロセスの進化を独立に追従できる量子プロセス計算について述べる。
構成性は、複雑なシステムについて推論する鍵であるが、量子プロセスの計算は、その空間的な種類を提供するのに苦労している。
多くの量子プロセス計算が提案されているが、状態ベクトルや密度行列に基づく大域的な状態表現に依存しており、絡み合いに関する情報を失うことなくそれらを分割する方法は知られていない。
代わりに、量子状態とその進化のモジュラー表現を提供するDeutsch-Hayden記述子を用いて量子状態のモデル化を提案する。
我々はこれらの記述子を適用して、キュービットのストアを任意の分割とマージできるようにし、キュービット転送メッセージがキュービットの実際の状態を持ち、既存の計算が参照しか持たないという異常なプロセス計算に繋がる。
計算は各プロセスに可視なシステム状態の局所的なビューを与え、共同状態に組み立てることができる。
物理で基礎を成す広い正当性を持つプロセス等価性の概念を定義し,空間的構成性によって音質証明が単純化されたバイシミュレーションを示す。
計算は外部プロセスに絡み合ったオープンシステムをモデル化し,BB84鍵分散プロトコルのフラグメント上でこれを実証する。
このエクササイズは、Deutsch-Haydenディスクリプタがプロセスとシステムの境界を越えてキュービットの動きを追跡するのに成功していることを示している。
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