論文の概要: DPRQ: A Dynamic Programming-based Qubit Routing Algorithm for Collective Communication in Distributed Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.04524v2
• Date: Tue, 08 Sep 2026 02:15:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-09 22:37:20.342713
• Title: DPRQ: A Dynamic Programming-based Qubit Routing Algorithm for Collective Communication in Distributed Quantum Computing
• Title（参考訳）: DPRQ:分散量子コンピューティングにおける集合通信のための動的プログラミングベースのクビットルーティングアルゴリズム
• Authors: Dhaval Vaidya, Ruozhou Yu,
• Abstract要約: ノード間通信は分散量子コンピューティングの大きなボトルネックであり続けている。 本稿では,量子回路におけるノード間通信を最小化するための量子ビットルーティングアルゴリズムであるDPRQを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.8266328158580665
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Distributed quantum computing (DQC) offers a promising approach to scale quantum computing by overcoming the resource limitations of a single quantum processor. However, inter-node communication remains a major bottleneck of DQC due to inefficient and error-prone entanglement distribution. Optimizing inter-node communication can not only reduce the amount of entanglement resource needed to execute a quantum circuit but also improve execution speed and accuracy of the results. This paper proposes DPRQ, a qubit routing algorithm for minimizing inter-node communication in distributed quantum circuits divided into collective communication blocks. Unlike current approaches that utilize greedy block-level qubit routing strategies, DPRQ employs a dynamic programming-based technique focused on global circuit-level optimization, while capturing inter-block dependencies. We evaluated DPRQ on four sets of quantum circuits and a variety of DQC configurations. The results demonstrate that DPRQ's innovative routing strategy achieves an average of 24.40% reduction with a maximum of 85.06% reduction in inter-node communication, when compared to the state-of-the-art collective communication-based DQC compiler QuComm.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)は、単一の量子プロセッサのリソース制限を克服することで、量子コンピューティングをスケールするための有望なアプローチを提供する。 しかし、ノード間通信は、非効率でエラーを起こしやすい絡み合い分布のため、DQCの主要なボトルネックである。 ノード間通信の最適化は、量子回路の実行に必要な絡み合いリソースの量を削減できるだけでなく、実行速度と結果の精度を向上させることができる。 本稿では,分散量子回路におけるノード間通信を最小化するための量子ビットルーティングアルゴリズムであるDPRQを提案する。 グレーディーなブロックレベルのキュービットルーティング戦略を利用する現在のアプローチとは異なり、DPRQはブロック間の依存関係をキャプチャしながら、グローバルな回路レベルの最適化に焦点を当てた動的プログラミングベースの手法を採用している。 我々は、DPRQを4組の量子回路と様々なDQC構成で評価した。 その結果、DPRQの革新的なルーティング戦略は、最先端の集団通信ベースのDQCコンパイラQuCommと比較して、平均24.40%の削減を実現し、ノード間通信の最大85.06%の削減を実現している。

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