論文の概要: A Modular, Topology-Aware Software Stack for Entanglement-Based Distributed Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.15728v1
• Date: Mon, 14 Sep 2026 15:24:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-16 07:15:06.470913
• Title: A Modular, Topology-Aware Software Stack for Entanglement-Based Distributed Quantum Computing
• Title（参考訳）: 絡み合いに基づく分散量子コンピューティングのためのモジュール型トポロジ対応ソフトウェアスタック
• Abstract要約: 本稿では,分散量子プログラムのコンパイルとスケジューリングのためのオープンソースフレームワークを提案する。 テスト回路やネットワーク構成によって,ベストパフォーマンスのコンパイル戦略が異なってくることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7344283583396618
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Distributed quantum computing (DQC) seeks to scale beyond the limits of monolithic processors by interconnecting multiple quantum processing units (QPUs) through entanglement-based links. Realizing this vision requires the co-design of hardware and software across the domains of quantum networking, compilation, and scheduling, yet existing tools remain fragmented between monolithic circuit compilers and long-distance quantum network simulators. We present an open-source, topology-informed framework for the compilation and scheduling of distributed quantum programs. Given an input circuit and a description of the target network, the framework partitions and reconstructs the circuit into a distributed program that respects the specified inter- and intra-QPU topology, covers cross-QPU operations through gate and state teleportation, and schedules the result under either deterministic or stochastic entanglement-generation models. By accepting and emitting standard OpenQASM, the framework interoperates with existing monolithic toolchains, and its standardized module interfaces allow partitioning and scheduling strategies to be interchanged and benchmarked. Using this framework, we show that the best-performing compilation strategy varies across the tested circuits and network configurations, and that both network topology and intra-QPU connectivity substantially affect the entanglement cost of execution. These findings underscore the need for a co-design approach to distributed quantum computing, which our framework is designed to support.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)は、複数の量子処理ユニット(QPU)を絡み合いベースのリンクで相互接続することで、モノリシックプロセッサの限界を超えてスケールすることを目指している。 このビジョンを実現するには、量子ネットワーキング、コンパイル、スケジューリングの領域でハードウェアとソフトウェアを共同設計する必要があるが、既存のツールはモノリシックな回路コンパイラと長距離量子ネットワークシミュレータの間で断片化されている。 分散量子プログラムのコンパイルとスケジューリングのための,オープンソースのトポロジインフォームドフレームワークを提案する。 入力回路と対象ネットワークの説明が与えられた場合、フレームワークは、指定されたQPU間およびQPU内トポロジを尊重する分散プログラムに回路を分割して再構成し、ゲートおよび状態テレポーテーションを通してQPU間の操作をカバーし、決定論的または確率的エンタングルメント生成モデルの下で結果をスケジュールする。 標準のOpenQASMを受け入れて出力することで、フレームワークは既存のモノリシックなツールチェーンと相互運用し、標準化されたモジュールインターフェースにより、パーティショニングとスケジューリング戦略の交換とベンチマークが可能になる。 このフレームワークを用いて、テスト回路やネットワーク構成によって最高のコンパイル戦略が異なり、ネットワークトポロジとQPU内接続の両方が実行の絡み合いコストに大きく影響していることを示す。 これらの知見は,分散量子コンピューティングへの共同設計アプローチの必要性を浮き彫りにしている。

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