論文の概要: QQLink: A Declarative Framework for Multi-QPU Quantum Workflow Orchestration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.34486v1
- Date: Sun, 25 Oct 2026 18:30:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-29 18:43:28.814621
- Title: QQLink: A Declarative Framework for Multi-QPU Quantum Workflow Orchestration
- Title（参考訳）: QQLink: マルチQPU量子ワークフローオーケストレーションのための宣言的フレームワーク
- Abstract要約: QQLinkは1つのプログラムの依存関係を表現するプログラミングとオーケストレーションのレイヤです。
そのプランナーは、命令のキュービットフットプリントの総サイズで線形に、証明可能な非巡回依存グラフを構築する。
同じプログラムはシミュレーターバックエンドを介して実行されるか、パーティショニングされた量子ハードウェア上の動的回路にダウンされる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22726431126254987
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Distributed quantum protocols require measurement outcomes produced at one node to control operations at another. We present QQLink, a programming and orchestration layer that expresses these dependencies in a single program, using workflow nodes, deferred measurement references, and declared entanglement, and derives the cross-node coordination automatically. Its planner constructs a provably acyclic dependency graph in time linear in the total size of the instructions' qubit footprints. The same programs execute through simulator backends or are lowered to dynamic circuits on partitioned quantum hardware. We evaluate seven protocol workflows. Exhaustive feedforward-branch tests on the simulator runtime path, over tomographically complete input sets, yield output-state infidelities of at most $5\times10^{-12}$ and no incorrect classical outputs, and replaying every plan in random topological orders leaves each final state unchanged. Separate executor processes run the plans with delayed messages, with the joint quantum state held by a centralized simulation service. Every run with the full plan is correct, and removing required cross-node dependencies causes protocol failures. The lowered circuits match hand-written implementations of the same construction in two-qubit gate and conditional-block counts. Runs on two IBM Heron processors, each partitioned into virtual QPUs, demonstrate same-chip execution in two sessions a week apart. The runs also show large variation between sessions and losses beyond what calibration-derived noise models predict. Coherence-sensitive checks do not establish coherent Toffoli operation or preservation of the intended repetition-code superposition. These results support QQLink's workflow semantics on the tested execution paths and identify limits of the current hardware realization; execution across physically networked QPUs remains future work.
- Abstract（参考訳）: 分散量子プロトコルは、別のノードでの操作を制御するために、あるノードで生成された測定結果を必要とする。
QQLinkは、これらの依存関係を単一のプログラムで表現し、ワークフローノードを使用し、測定基準を遅延させ、絡み合いを宣言し、ノード間の調整を自動的に導出するプログラミングおよびオーケストレーション層である。
そのプランナーは、命令のキュービットフットプリントの総サイズで線形に、証明可能な非巡回依存グラフを構築する。
同じプログラムはシミュレーターバックエンドを介して実行されるか、パーティショニングされた量子ハードウェア上の動的回路にダウンされる。
プロトコルワークフローを7つ評価する。
シミュレーター実行経路での排他的フィードフォワード分岐テスト、トモグラフィー的に完備な入力セット、最大5\times10^{-12}$の出力状態不完全性、そして不正な古典的な出力、そしてランダムなトポロジカルな順序で全てのプランを再生することで、各最終状態は変化しない。
別々の実行プロセスが遅延メッセージで計画を実行し、統合量子状態は集中型シミュレーションサービスによって保持される。
完全なプランを持つすべての実行は正しく、必要なノード間の依存関係を削除すると、プロトコルの障害が発生する。
下降回路は、2量子ゲートと条件ブロック数で同じ構成を手書きで実装する。
2つのIBM Heronプロセッサ上で実行され、それぞれ仮想QPUに分割される。
また、セッション間の大きな変動と、キャリブレーションに基づくノイズモデルが予測する以上の損失も示している。
コヒーレンスに敏感なチェックは、コヒーレントなトフォリ操作や、意図された反復符号重畳の保存を確立しない。
これらの結果は、テスト実行パス上のQQLinkのワークフローセマンティクスをサポートし、現在のハードウェア実現の限界を特定します。
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