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A Nonblocking Multistage Switching Network for Distributed Quantum Computing
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AI
DOI：10.1109/TON.2025.3544319.png)
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摘要
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量子计算利用量子力学的独特性质，具有革命性变革多个领域的潜力。然而，当前量子处理器在扩展量子比特数量方面面临挑战，限制了其实际应用。为此，分布式量子计算（DQC）作为一种有前景的范式应运而生，其中多个相互连接的量子处理单元（QPUs）协作执行量子电路。本文重点设计用于连接QPUs以实现DQC的网络。我们发现，在实际实验和系统中，光子收集和耦合效率较低，导致直接连接网络性能显著下降。为解决此限制，我们提出了一种新颖的多级交换网络，专为DQC设计，具有低系统复杂度和高纠缠生成率。所提出的交换网络包含 $\log _{2}(N)$ 级和每级 $N/2$ 个二元交换器，其中N表示QPUs的数量。我们证明所提出的网络是无阻塞的，并开发了一种时间复杂度为 $\mathcal {O}(N\log (N))$ 的高效路由算法。此外，我们展示了所提出交换网络中纠缠生成的成功概率。大量仿真结果表明，我们的网络显著优于高效的电路交换Beneš网络和三种直接连接网络。
Keyword:
Quantum computing
quantum networks
and interconnection networks
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I
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0
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543
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