論文の概要: Feasibility of Distributed Fault-Tolerant Quantum Computing: From Quantum Links to Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.34143v1
• Date: Sun, 25 Oct 2026 08:21:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-29 18:59:53.710881
• Title: Feasibility of Distributed Fault-Tolerant Quantum Computing: From Quantum Links to Algorithms
• Title（参考訳）: 分散フォールトトレラント量子コンピューティングの可能性:量子リンクからアルゴリズムへ
• Abstract要約: 本稿では,マイクロ波および光リンクで接続された超伝導プロセッサを用いた分散フォールトトレラント量子計算の包括的解析を行う。 1ノードにつき1つの物理通信チャネルであっても、ノード当たりの物理ビット要求を大幅に削減できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.808710829256708
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Practical fault-tolerant quantum computation requires a large number of physical qubits, posing a major challenge for scaling up individual quantum processors. Distributed architectures offer a promising solution by interconnecting multiple processors through quantum networks. However, remote Bell-pair generation remains technically demanding, making it essential to assess computational performance under limited communication resources. In this work, we present a comprehensive resource analysis of distributed fault-tolerant quantum computation using superconducting processors connected by microwave or optical links. We show that even a single physical communication channel per node can substantially reduce the physical-qubit requirements per node under experimentally motivated, forward-looking microwave-link assumptions of a 1 MHz physical Bell-pair generation rate and 90% fidelity, although at the cost of a roughly tenfold increase in execution time. Conversely, reducing the execution-time overhead requires substantially greater communication resources, including higher Bell-pair fidelities and extensive multiplexing. These results demonstrate the potential feasibility of distributed fault-tolerant quantum computation with limited communication resources and provide a quantitative basis for balancing quantum-link performance, processor size, and execution time.
• Abstract（参考訳）: 現実的なフォールトトレラント量子計算には多くの物理量子ビットが必要であり、個々の量子プロセッサをスケールアップする上で大きな課題となっている。 分散アーキテクチャは、量子ネットワークを介して複数のプロセッサを相互接続することで、有望なソリューションを提供する。 しかしながら、リモートベルペア生成は技術的に要求されているため、限られた通信リソースの下で計算性能を評価することが不可欠である。 本研究では,マイクロ波や光リンクで接続された超伝導プロセッサを用いて,分散フォールトトレラント量子計算の総合的資源分析を行う。 1MHzの物理ベルペア発生率と90%の忠実さのマイクロ波リンク仮定を実験的に動機づけた場合,ノード当たり1つの物理通信チャネルであっても,実行時間の約10倍のコストで,ノード当たりの物理ビット要求を大幅に低減できることを示す。 逆に、実行時のオーバーヘッドを減らすには、ベルペアの忠実度の向上や広範な多重化など、はるかに大きな通信資源が必要である。 これらの結果は,分散フォールトトレラント量子計算が限られた通信資源で実現可能である可能性を示し,量子リンク性能,プロセッササイズ,実行時間のバランスをとるための定量的基盤を提供する。

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