論文の概要: Quantum Broker: QoS-Aware Distribution of Quantum Computations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.28342v1
- Date: Tue, 20 Oct 2026 15:08:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.879211
- Title: Quantum Broker: QoS-Aware Distribution of Quantum Computations
- Title（参考訳）: 量子ブローカ:量子計算のQoS対応分布
- Abstract要約: クラウドアクセス可能な量子コンピューティングにより、テクノロジ、キャリブレーション状態、キューの動作、価格モデルが異なるプロバイダプラットフォームを通じて、異種量子処理ユニット(QPU)が利用可能になった。
本稿では、Quantum Brokerについて述べる。Quantum Brokerは、Quantum-of-Serviceを意識した量子実行管理のためのオープンソースおよびプロバイダに依存しないフレームワークである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.22526518141218
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cloud-accessible quantum computing has made heterogeneous Quantum Processing Units (QPUs) available through provider platforms that differ in qubit technology, calibration state, queueing behavior, and pricing model. This heterogeneity makes execution management a quantum-engineering concern: a quantum circuit may be executable on several backends, but the resulting cost, latency, fidelity, and reproducibility depend on backend selection and on how measurement shots are allocated. This paper presents the Quantum Broker, an open-source and provider-agnostic framework for Quality-of-Service-aware quantum execution management. The framework operationalizes shot-wise distribution by exploiting the statistical independence of quantum measurement shots to dispatch a single circuit across multiple heterogeneous QPUs according to user-defined constraints and optimization objectives. It combines a modular execution architecture, interchangeable backend-profiling strategies, and the Quantum QoS Specification Language (QQSpec), a declarative language for expressing QoS requirements. Dispatch planning is supported by two solver backends: a mixed-integer linear-programming (MILP) solver, and a nonlinear dual-annealing solver. Experiments on benchmark quantum circuits and noisy simulator backends show that the Quantum Broker can produce feasible QoS-aware dispatch plans under heterogeneous backend conditions and can improve QoS satisfaction with respect to single-backend and naive multi-backend baselines. The results also expose a practical trade-off between planning time and dispatch quality, with the nonlinear solver producing higher-quality allocations at increased computational cost. Overall, the Quantum Broker provides an extensible execution-management layer for engineering portable, reproducible, and QoS-aware quantum software over fragmented quantum cloud infrastructures.
- Abstract（参考訳）: クラウドアクセス可能な量子コンピューティングにより、量子ビット技術、キャリブレーション状態、キューの動作、価格モデルが異なるプロバイダプラットフォームを通じて、異種量子処理ユニット(QPU)が利用可能になった。
量子回路はいくつかのバックエンドで実行可能であるが、結果として生じるコスト、レイテンシ、忠実性、再現性はバックエンドの選択と測定ショットの割り当て方法に依存する。
本稿では、Quantum Brokerについて述べる。Quantum Brokerは、Quantum-of-Serviceを意識した量子実行管理のためのオープンソースおよびプロバイダに依存しないフレームワークである。
このフレームワークは、量子計測ショットの統計的独立性を利用して、ユーザ定義の制約と最適化目標に従って、複数の異種QPUに単一回路をディスパッチすることにより、ショットワイズ分布を運用する。
モジュラー実行アーキテクチャ、交換可能なバックエンドプロファイリング戦略、QoS要求を表現する宣言型言語であるQuantum QoS Specification Language(QQSpec)を組み合わせる。
ディスパッチ計画には、MILP(mixed-integer linear-gramming)ソルバと非線形二重アニーリングソルバの2つのバックエンドがある。
ベンチマーク量子回路とノイズの多いシミュレータバックエンドの実験により、Quantum Brokerは不均一なバックエンド条件下で実現可能なQoS対応ディスパッチプランを作成でき、単一バックエンドおよび単純マルチバックエンドベースラインに対するQoS満足度を向上させることができる。
また, 計算コストの増大に伴い, 非線形解法が高品質なアロケーションを発生させるなど, 計画時間とディスパッチ品質のトレードオフが実現した。
全体として、Quantum Brokerは、断片化された量子クラウドインフラストラクチャ上のポータブルで再現性があり、QoS対応の量子ソフトウェアのための拡張可能な実行管理層を提供する。
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