論文の概要: A Neutral Atom-Based Hybrid Classical-Quantum Approach for the Entanglement Routing Problem
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.37900v1
- Date: Tue, 29 Sep 2026 16:00:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.720875
- Title: A Neutral Atom-Based Hybrid Classical-Quantum Approach for the Entanglement Routing Problem
- Title（参考訳）: エンタングルメントルーティング問題に対する中性原子ベースハイブリッド古典量子アプローチ
- Abstract要約: 量子情報ネットワークにおける効率的なエンドツーエンドの絡み合い分布は、限られたリソースと忠実性制約の下でのルーティングを必要とする。
本研究では, 整合性制約のないマルチ商品フロー問題として, 絡み合い経路について検討する。
我々は中性原子量子最適化を古典量子列生成のハイブリッドフレームワークに統合する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5387709967970504
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Efficient end-to-end entanglement distribution in quantum information networks requires routing under limited resources and fidelity constraints. We study entanglement routing as a fidelity-constrained unsplittable multicommodity flow problem that maximizes the number of admitted requests. As a proof of concept, we integrate neutral-atom quantum optimization into a hybrid classical--quantum column-generation framework. A classical restricted master problem selects routes, while a pricing problem generates fidelity-feasible paths. We formulate this NP-hard constrained shortest-path pricing problem as a quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problem and address it with hardware-aware register embedding and instance-driven pulse shaping. To our knowledge, this is the first study of neutral-atom quantum optimization as a pricing oracle for fidelity-constrained entanglement routing. On small benchmark instances evaluated with neutral-atom processor emulators, the method, combined with warm-start and post-processing, achieves an optimality gap below 1% across all tested sizes; the selected simulated-annealing route-generation baseline exhibits gaps of up to 6%. These results indicate that the generated bitstrings can provide useful candidate routes for classical refinement within column generation. This proof of concept does not establish quantum utility or scalability; further evaluation on larger instances, against stronger classical baselines, and on quantum hardware is needed.
- Abstract（参考訳）: 量子情報ネットワークにおける効率的なエンドツーエンドの絡み合い分布は、限られたリソースと忠実性制約の下でのルーティングを必要とする。
本研究では, エンタングルメントルーティングを, 許容要求数の最大化を図り, 整合性に制約のないマルチ商品フロー問題として検討する。
概念実証として、中性原子量子最適化を古典量子列生成のハイブリッドフレームワークに統合する。
古典的な制限されたマスター問題は経路を選択するが、価格問題は忠実性の実現可能な経路を生成する。
NP-harded constraintsed shortest-path pricing problem as a quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problem and address it with hardware-aware register embeddeding and instance-driven pulse shaping。
我々の知る限り、これは中立原子量子最適化に関する最初の研究であり、忠実性に制約された絡み合うルーティングの価格体系である。
中性原子プロセッサエミュレータを用いて評価された小さなベンチマークインスタンスにおいて、この方法はウォームスタートおよび後処理と組み合わせて、すべてのテストサイズで1%未満の最適性ギャップを達成し、選択されたシミュレートアニーリング経路生成ベースラインは最大6%のギャップを示す。
これらの結果から, 生成したビットストリングは, 列生成における古典的精細化に有効な候補経路となることが示唆された。
この概念の証明は量子ユーティリティやスケーラビリティを確立しておらず、より大規模なインスタンス、より強力な古典的ベースライン、および量子ハードウェアに対するさらなる評価が必要である。
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