論文の概要: HI-QDC: An Isometric Modular Scalable Architecture for Quantum Data Centers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.20633v1
- Date: Wed, 22 Jul 2026 18:04:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-24 18:26:25.183958
- Title: HI-QDC: An Isometric Modular Scalable Architecture for Quantum Data Centers
- Title（参考訳）: HI-QDC: 量子データセンターのための等長モジュラースケーラブルアーキテクチャ
- Abstract要約: サーバ中心の量子データセンターアーキテクチャは、通信タスクをQPUに分散することでスケーラビリティを提供する。
サーバ中心のトポロジのパスの多様性を,保存率だけでなく忠実度にも変換できるかどうかを問う。
我々はこれを,忠実度回復機構としてエンド・ツー・エンドの浄化を通じて研究する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5188210957326376
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Server-centric quantum data-center architectures offer scalability by distributing communication tasks across QPUs rather than concentrating complexity in a centralized switching core. However, scaling such architectures increases the path length, the number of Bell-state measurements, and the loss of end-to-end fidelity. We ask whether the path diversity of a server-centric topology can be converted into a mechanism for preserving not only rate, but also fidelity. We study this through end-to-end purification as a fidelity-restoration mechanism. First, in a black-box model, we determine the minimum number of raw end-to-end Werner-state copies, each carrying the degraded Werner parameter of a distance-ell path, that purification must consume to recover a single copy matching an elementary link, comparing recursive 2-to-1 and optimized nested r-to-1 purification. Second, we instantiate these requirements in a probabilistic BCube architecture, whose edge-disjoint path diversity supplies the raw copies. Because purification imposes a lower bound on input fidelity, no path redundancy can raise the output below this threshold, which limits scaling. To address it we present the Hop-Independent Quantum Data Center (HI-QDC), an isometric, modular, scalable architecture in which purification transforms end-to-end entanglement across a module into an effective link-level resource for the inter-module topology. Our results identify the regimes in which a BCube module, under end-to-end purification, preserves both the fidelity and the yield of an elementary link. The module then hides its internal hop count and acts as an effective elementary link for a higher-level network. Thus topology supplies the path multiplicity purification requires, while purification converts it into fidelity recovery, enabling recursively scalable quantum data-center networks.
- Abstract（参考訳）: サーバ中心の量子データセンターアーキテクチャは、集中型スイッチングコアで複雑さを集中させるのではなく、QPU間で通信タスクを分散することでスケーラビリティを提供する。
しかし、そのようなアーキテクチャをスケールするとパス長、ベル状態の測定回数、エンドツーエンドの忠実度が失われる。
サーバ中心のトポロジのパスの多様性が,レートだけでなく忠実性も維持するメカニズムに変換できるかどうかを問う。
我々はこれを,忠実度回復機構としてエンド・ツー・エンドの浄化を通じて研究する。
まず,ブラックボックスモデルを用いて,基本リンクに適合する単一コピーを再利用し,再帰的な2-to-1と最適化されたnested r-to-1を比較検討し,最小限の生の終端Werner状態コピー数を決定する。
第二に、これらの要件を確率的BCubeアーキテクチャでインスタンス化する。
精製は入力の忠実度に低いバウンダリを課すため、このしきい値以下で出力を上昇させる経路冗長性は生じず、スケーリングが制限される。
モジュール間トポロジのための効果的なリンクレベルリソースとして,モジュール間の端対端の絡み合いを浄化する等尺的かつモジュラーでスケーラブルなアーキテクチャであるHop-Independent Quantum Data Center (HI-QDC)を提案する。
以上の結果から,BCubeモジュールをエンド・ツー・エンドの精製において,基本リンクの忠実度と収率を両立させる機構を同定した。
その後、モジュールは内部ホップ数を隠蔽し、高レベルネットワークの効果的な基本リンクとして機能する。
したがって、トポロジーは経路多重度浄化を必要とするが、浄化はそれを忠実度回復に変換し、再帰的にスケーラブルな量子データセンターネットワークを可能にする。
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