論文の概要: A Heterogeneous Distributed Architecture for Quantum Simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.09215v1
- Date: Mon, 10 Aug 2026 07:39:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-11 19:16:37.127575
- Title: A Heterogeneous Distributed Architecture for Quantum Simulation
- Title（参考訳）: 量子シミュレーションのための不均一分散アーキテクチャ
- Abstract要約: マジックコアは、特別な冷保存ノードの1次元レーンからなる記憶システムに接続される。
我々は,Fermi-HubbardモデルとスパースSachdev-Ye-Kitaevモデルの動的特性の耐故障性シミュレーションのアーキテクチャを評価する。
450ビットのFermi-Hubbardワークロードのトロッターステップでは、30のTステート工場を持つ6車線のシステムは、ウォールタイムの約14時間以内である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.0925307836255325
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Architectural specialization and distribution can help scale fault-tolerant quantum computers, but may also introduce substantial overheads from communication, routing, and resource duplication. We introduce a heterogeneous distributed architecture in which a magic core is connected to an extensible storage system composed of one-dimensional lanes of specialized cold-storage nodes. The storage system supports parallel random access to Pauli string parities. This organization is particularly well suited to fermionic quantum simulation, enabling parallel execution of the highly non-local Pauli strings arising from these systems. We evaluate the architecture on fault-tolerant simulations of the dynamics of the Fermi-Hubbard and sparse Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) models on systems of up to 450 logical qubits. These workloads exhibit complementary communication structures: Fermi-Hubbard produces a spectrum of interactions from local to non-local shaped by lattice geometry, whereas sparse SYK produces highly non-local and overlapping Pauli operators. For a Trotter step of a 450-logical-qubit Fermi-Hubbard workload, a six-lane system with 30 T-state factories is within approximately $1.4\times$ the wall-clock time of a homogeneous distributed architecture with 4 times as many T-state factories and substantially greater connectivity and sites for injecting magic. For matched T-factory counts, our architecture is $\sim 2\times$ faster.
- Abstract（参考訳）: アーキテクチャの特殊化と分散は、フォールトトレラントな量子コンピュータをスケールするのに役立つが、通信、ルーティング、リソース重複からかなりのオーバーヘッドをもたらす可能性がある。
特殊冷保存ノードの1次元レーンからなる拡張可能なストレージシステムにマジックコアを接続する異種分散アーキテクチャを提案する。
ストレージシステムは、Pauli文字列パリティへの並列ランダムアクセスをサポートする。
この組織はフェルミオン量子シミュレーションに特に適しており、これらの系から生じる非常に非局所的なパウリ弦の並列実行を可能にしている。
我々はFermi-HubbardとSparse Sachdev-Ye-Kitaev(SYK)モデルの最大450個の論理量子ビット系の耐故障性シミュレーションのアーキテクチャを評価する。
Fermi-Hubbardは局所的から非局所的な相互作用のスペクトルを格子幾何学によって形作るが、スパースSYKは高度に非局所的で重なり合うパウリ作用素を生成する。
450ビットのFermi-Hubbardワークロードのトロッターステップでは、30のTステートファクトリを持つ6レーンシステムは、Tステートファクトリの4倍のTステートファクトリと、マジックを注入するための接続性とサイトが、均質分散アーキテクチャのウォールクロック時間として約1.4\times以内である。
一致するT-ファクトリ数に対して、我々のアーキテクチャは$\sim 2\times$ fasterである。
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