論文の概要: Reducing the Entanglement Cost of Distributed Bipartite Quantum Computation with Constant Qubit Overhead

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.39865v1
• Date: Wed, 30 Sep 2026 14:48:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-01 18:57:27.925965
• Title: Reducing the Entanglement Cost of Distributed Bipartite Quantum Computation with Constant Qubit Overhead
• Title（参考訳）: 一定ビットオーバーヘッドによる分散二部量子計算の絡み合いコストの低減
• Abstract要約: 本研究では, 量子通信コストの尺度として, 絡み合い消費が有効となる絡み合い支援モデルについて検討する。 この下界は、QPU当たりの少なくとも2つの補助量子ビットを用いて、すべての二部分界クリフォードユニタリに対して達成可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.240315216532787
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Distributed quantum computation connects multiple quantum processing units (QPUs) through quantum communication to jointly perform large-scale quantum computations. Since the number of qubits available at each QPU is limited, it is important to reduce quantum communication while keeping the qubit overhead small. To this end, we study an entanglement-assisted model, in which entanglement consumption serves as a measure of quantum communication cost. For exact deterministic implementations in this model, the operator Schmidt rank of the target bipartite unitary provides a general lower bound on entanglement cost when qubit overhead is unrestricted. However, it has remained unclear how closely this bound can be approached with constant qubit overhead. In this work, we show that this lower bound is attainable for every bipartite Clifford unitary using at most two auxiliary qubits per QPU. In addition, for non-Clifford unitaries specified by exact Clifford+$T$ decompositions with $T$-count $t$, we construct implementations with the same qubit overhead whose entanglement cost is at most $2t$ Bell pairs above this lower bound.
• Abstract（参考訳）: 分散量子計算は、量子通信を通じて複数の量子処理ユニット(QPU)を接続し、大規模量子計算を共同で行う。 各QPUで利用可能なキュービット数は限られているため、キュービットのオーバーヘッドを小さく保ちながら量子通信を減らすことが重要である。 そこで本研究では,量子通信コストの尺度として,エンタングルメントの消費が有効となるエンタングルメント支援モデルについて検討する。 このモデルにおける正確な決定論的実装について、演算子シュミット階数(英語版)(Schmidt rank of the target bipartite unitary)は、量子ビットオーバーヘッドが制限されないときの絡み合いコストの一般の下限を与える。 しかし、この境界が一定クビットのオーバーヘッドでどの程度近づくことができるかはいまだ不明である。 本研究では、この下界は、QPU当たりの少なくとも2つの補助量子ビットを用いて、すべての二部式クリフォードユニタリに対して達成可能であることを示す。 さらに、正確な Clifford+$T$ 分解を$T$-count $t$ で指定する非クリフォードユニタリに対しては、この下限よりも少なくとも 2t$ Bell 対の絡み合いコストを持つ同じ qubit オーバーヘッドを持つ実装を構築する。

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