ネットワークトポロジに依存した分散Lattice Surgeryのパフォーマンス解析

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2024-10-21
• タイトル: ネットワークトポロジに依存した分散Lattice Surgeryのパフォーマンス解析
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Performance Analysis of Distributed Lattice Surgery Depending on Various Network Topologies
• 言語: jpn
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 慶應義塾大学
• 著者所属: 慶應義塾大学
• 著者所属: 株式会社メルカリ／慶應義塾大学
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Mercari, Inc. / Keio University
• 著者名: 佐久間, 大輔; Rodney, Van Meter; 永山, 翔太
• 著者名(英): Daisuke, Sakuma; Rodney, Van Meter; Shota, Nagayama
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 量子計算の大型化には，複数台の量子コンピュータを量子ネットワークによって量子的に接続する分散型量子コンピュータが有効である．複数台の量子コンピュータが量子ネットワークによって相互に接続できている時に，どの量子コンピュータに全体の量子計算の内のどの箇所をどの順番で実行させるかを分割し，最適化を行うタスクが，分散用の量子コンパイラには必要となる．モノリシックな量子回路を分散形式に変換する手法はすでに様々な提案が存在するが，本研究ではそこに誤り耐性量子計算の要素として Surface Code における Lattice Surgery (LS) も考慮した計算および計算リソース割り当ての最適化が必要であることを問題提起する．具体的な課題としては，それぞれの量子コンピュータにおいて通信インターフェース (IF) となる量子ビットの配置や占有状態が LS のパスとなるリソース確保に影響し，ひいては全体の実行時間に影響することが，問題を複雑化する．本研究では，ノンブロッキングな量子スイッチで接続された分散型量子コンピュータにおいて，いくつかのネットワークトポロジや IF の配置における計算時間について，シミュレーションを用いて分析した．これに基づいて，最適化を行うための幾つかの方針を検討する．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: In the scaling of quantum computing, distributed quantum computers, which interconnect multiple quantum computers via a quantum network, could be effective. When multiple quantum computers are interconnected through a quantum network, there arises a critical task for a distributed quantum compiler to partition and optimize which parts of the overall quantum computation should be executed by which quantum computer and in what sequence. While various methods have been proposed for converting monolithic quantum circuits into distributed formats, this research posits that optimization of computational tasks and resource allocation must also consider elements of fault-tolerant quantum computing, specifically Lattice Surgery (LS) on the Surface Code. A specific challenge identified is the arrangement and occupation of qubits serving as the communication interface (IF) in each quantum computer, which influences the resources available for LS paths and consequently affects the overall execution time, adding complexity to the problem. This study analyzes computation times for various network topologies and configurations o IF-qubit in distributed quantum computers connected via non-blocking quantum switches, by using simulations. Based on these findings, several strategies for optimization are considered.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AA12894105
• 書誌情報: 研究報告量子ソフトウェア（QS）; 巻 2024-QS-13, 号 2, p. 1-5, 発行日 2024-10-21
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2435-6492
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会