論文の概要: PaQit: Energy-Runtime-Fidelity Co-Optimization for Neutral Atom Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.02815v1
• Date: Mon, 03 Aug 2026 19:09:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-05 15:30:22.924583
• Title: PaQit: Energy-Runtime-Fidelity Co-Optimization for Neutral Atom Quantum Computers
• Title（参考訳）: PaQit: ニュートラル原子量子コンピュータのためのエネルギー・ランタイム・フィデリティ同時最適化
• Abstract要約: 我々は,中性原子系における量子ビット利用によるエネルギーと実行時スケールの計測を行うハードウェアグラウンド解析モデルを開発した。 本稿では,デバイスレベルのRydbergインタラクション物理とシステムレベルのスケジューリングを統合した,忠実性を考慮した量子ビットパッキングフレームワークPaQitを紹介する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.600126240554809
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Neutral-atom quantum computers provide a scalable platform for large-scale quantum computation due to their all-optical control, room-temperature operation, and flexible lattice geometry. Although the favorable energy characteristics of these systems are well recognized, the relationship between system-level energy consumption, runtime, and computational fidelity remains poorly understood, limiting practical scheduling decisions. In this work, we develop a hardware-grounded analytical model that captures how energy and runtime scale with qubit utilization in neutral-atom systems. We introduce PaQit, a fidelity-aware qubit packing framework that integrates device-level Rydberg interaction physics with system-level scheduling to jointly optimize energy, runtime, and fidelity. By translating fidelity targets into packing decisions, PaQit identifies operating regimes that maximize parallelism while respecting interaction-driven crosstalk constraints. We validate the analytical framework using simulations of QuEra's analog Aquila system and digital Gemini system, as well as real hardware executions, demonstrating close agreement between the predicted trends and observed system behavior.
• Abstract（参考訳）: ニュートラル原子量子コンピュータは、全光制御、室温演算、柔軟な格子幾何学のために、大規模量子計算のためのスケーラブルなプラットフォームを提供する。 これらのシステムの良好なエネルギー特性はよく認識されているが、システムレベルのエネルギー消費、実行時、計算忠実度の関係はよく理解されておらず、実際のスケジューリング決定を制限している。 本研究では,中性原子系における量子ビット利用によるエネルギーと実行時スケールの計測を行うハードウェアグラウンド解析モデルを開発する。 本稿では、デバイスレベルのRydbergインタラクション物理とシステムレベルのスケジューリングを統合し、エネルギー、ランタイム、フィデリティを協調的に最適化するフィデリティ対応量子ビットパッキングフレームワークPaQitを紹介する。 忠実度目標をパッケージ化決定に翻訳することで、PaQitは、インタラクション駆動のクロストーク制約を尊重しながら並列性を最大化するオペレーティングシステムを識別する。 我々はQuEraのアナログAquilaシステムとデジタルGeminiシステムのシミュレーションと実際のハードウェア実行を用いて分析フレームワークを検証し、予測されたトレンドと観測されたシステムの挙動の密接な一致を実証した。

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