Distributed quantum computing: A distributed Shor algorithm
我们提出了一个分布式量子网络模型上的Shor的量子因子分解算法的分布式实现。该模型为小容量量子计算机提供了一种方法，可以模拟大容量量子计算机。在本文中，纠缠被用来作为一个资源，实现两个或多个量子计算机之间的非局域操作。这些非局部操作用于实现具有多项式多个门的分布式因式分解电路。Shor算法的这种分布式版本需要额外的O（（log N）^2）通信复杂度的开销，其中N表示要分解的整数。
2004-03-23 quant-ph
Distributed quantum algorithm for Simon's problem
受现有物理器件的限制，量子线路通常存在噪声，难以深入设计。分布式量子计算的新型计算架构有望降低量子线路的噪声和深度。本文研究了分布式场景下的Simon问题，并设计了一种分布式量子算法来解决该问题。我们提出的算法与经典的分布式计算相比具有指数加速的优势，与之前提出的最佳分布式量子算法相比具有平方加速的优势。特别地，以前求解Simon问题的分布式量子算法不能推广到{ \it 2个计算节点}以上的情况（即2个子问题），而我们的分布式量子算法可以推广到{ \it多个计算节点}的情况（即多个子问题）.
2022-05-06 quant-ph
Can quantum mechanics help distributed computing?
我们提出了一个简短的调查结果，量子信息处理是有用的，以解决分布式计算任务。我们描述的问题是不可能解决的经典资源，但成为可行的帮助下，量子力学。我们还给出了使用量子信息显著减少通信需求的例子。调查的主要重点是通信的复杂性，但我们也解决其他分布式任务。
2009-11-30 quant-ph
A quantum walk control plane for distributed quantum computing in quantum networks
量子网络是量子处理器之间通过量子信道相互作用而形成的复杂系统。类似于经典计算机网络，量子网络允许量子计算在量子计算机之间分布。在这项工作中，我们描述了一个量子行走协议，在量子网络中进行分布式量子计算。该协议使用量子行走作为量子控制信号来执行分布式量子操作。我们考虑离散时间创造的量子行走模型的推广，该模型考虑了网络图中的量子行走系统与网络节点内的量子寄存器之间的相互作用。该协议在逻辑上实现了分布式量子计算，抽象了硬件实现和量子信息的信道传输。控制信号传输被映射到网络上的步行系统的传播，而控制层和量子寄存器之间的交互被嵌入到硬币运算符的应用程序中。我们演示了如何使用量子步行系统来执行分布式CNOT操作，这表明了分布式量子计算协议的通用性。此外，我们将该协议应用于量子网络中的纠缠分发任务。
2021-11-05 quant-ph
dqc_simulator: an easy-to-use distributed quantum computing simulator
Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学）
本文提出dqc_simulator，一个Python编写的新型模拟工具，自动化了分布式量子计算模拟的关键步骤，便于创建可靠的全栈测试和基准。
2026-10-08 quant-ph
Distributed Quantum Computing Based on Fixed-point Quantum Search
School of Computer Science and Engineering, Sun Yat-sen University（中山大学计算机科学与工程学院）；The Guangdong Key Laboratory of Information Security Technology, Sun Yat-sen University（中山大学信息安全技术广东省重点实验室）
本文研究分布式量子计算与定点量子搜索的结合，发现布尔函数与其子函数的内在关系，提出基于定点搜索的分布式量子幅度放大算法，构建通用模型，该算法具抗噪性等优势。
2026-09-01 quant-ph
Universal distributed quantum computing on superconducting qutrits with dark photons
本文提出了一种一步确定性地在通过超导传输线连接的不同谐振器上耦合的远程传输量子上构造受控相位门的方案，用于通用的分布式量子计算.与以前在远程超导量子比特上的工作不同，本发明的门是通过在暗光子的辅助下在全谐振状态下整个系统的相干演化来实现的，以抵抗传输线损耗，这使得复杂的长传输线设计成为可能，以连接大量的电路QED。传输线的长度可以达到几米的规模，这使得我们的方案适用于大规模分布式量子计算。这个门是一个快速的量子纠缠操作，保真度约为99%。与其他量子系统中分布式量子计算的工作相比，在全共振状态下，本方案不需要经典脉冲和辅助量子比特，大大降低了实现的难度。
2018-09-01 quant-ph
Distributed quantum computing with photons and atomic memories
针对超导等主流量子计算平台的退相干问题及光子系统的比特相互作用难题，提出基于光子与原子系综量子存储器、结合里德堡阻塞的通用分布式量子计算方案，验证了其时序可扩展性，为通用量子计算提供新路径。
2022-07-05 quant-ph
Rigorous quantum state tomography for distributed quantum computing
Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）
本文提出一种适用于分布式量子计算机的量子态重构协议，通过局部操作和经典通信实现无远程纠缠假设的态重构，并推导了非渐近的迹范数误差界和纠缠负性估计的认证误差界。
2026-04-23 quant-ph
Quantum Advantage in Distributed Sensing with Noisy Quantum Networks
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Mathematics and Computer Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室数学与计算机科学部）；Data Science and Learning Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室数据科学与学习部）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）
研究噪声量子网络在分布式传感中的量子优势，推导了估计局部参数平均值的量子费舍尔信息闭式表达式，得出实现量子优势的必要条件及纠缠检测标准，探讨相关影响，为量子传感器网络实际实现提供指导。
2026-07-13 quant-ph
What Can be Observed Locally? Round-based Models for Quantum Distributed Computing
最近，一些人声称，分布式计算的某些基本问题，包括领导者选举和分布式共识，开始承认可行和有效的解决方案时，分布式计算的模型被扩展，以应用量子处理。这已经通过两种不同的方式之一来实现：（1）通过在量子纠缠态中初始化系统，和/或（2）通过应用量子通信信道。在本文中，我们解释了为什么这些先前的说法是误导性的，因为它们依赖于与量子处理无关的模型变化。在积极的一面，我们考虑上述量子扩展时，应用到Linial的良好建立的分布式计算模型。对于这两种类型的扩展，我们提出了有效的分布式问题的概念验证的例子，其轮的复杂性实际上是通过真正的量子效应，在不依赖于节点的匿名性的上下文中降低。最后，我们表明，即使是量子变体的的ESTA模型有非平凡的限制，捕获一个非常简单的（纯粹的概率）的概念，我们称之为“物理局域性”（PLOCAL）。虽然这严格地弱于经典的量子模型的“计算局部性”，但它仍然意味着对于许多分布式组合优化问题，如最大独立集，目前已知的最佳时间下限不能通过应用量子处理以任何可以想象的方式被打破。
2009-03-06 quant-ph
Review of Distributed Quantum Computing. From single QPU to High Performance Quantum Computing
本文针对单量子处理器算力受限的问题，全面综述分布式量子计算的基础原理、研究成果、挑战与未来方向，为领域研究者和新人提供详尽参考。
2024-04-01 cs.ET quant-ph
On Distributed Quantum Computing with Distributed Fan-Out Operations
School of Information Technology, Deakin University（迪肯大学信息技术学院）
本文提出通过分布式扇出操作实现分布式量子计算，以减少电路深度和纠缠资源消耗。
2026-01-21 cs.DC quant-ph
Atomicity in Distributed Quantum Computing
本文发起对分布式量子计算中原子性的研究，建立非原子分布式量子系统形式化模型，基于Dijkstra-Lamport条件定义系统与可观测动力学，并证明局部动作在可观测动力学层面可视为原子。
2024-04-29 cs.DC quant-ph
Quantum Internet: from Communication to Distributed Computing!
在这篇邀请论文中，作者讨论了通过量子互联网互连量子计算机可实现的指数计算加速。他们还确定了量子互联网设计和部署的关键未来研究挑战和开放问题。
2018-05-11 cs.NI quant-ph
Towards a Distributed Quantum Computing Ecosystem
量子互联网通过在远程量子节点之间实现量子通信，是一种能够支持经典世界中没有直接对应物的功能的网络。事实上，通过量子互联网提供的网络和通信功能，远程量子设备可以通过采用分布式计算方法进行通信和合作，以解决具有挑战性的计算任务。本文的目的是为读者提供一个关于分布式量子计算生态系统的设计所带来的主要挑战和开放性问题的概述。为此，我们提供了一个调查，自下而上的方法，从通信工程的角度来看。我们首先介绍量子互联网作为分布式量子计算生态系统的基本基础设施。然后，我们进一步阐述分布式量子计算生态系统的高级系统抽象。这种抽象是通过一组逻辑层来描述的。因此，我们澄清了上述层之间的依赖关系，同时，出现了路线图。
2020-03-28 cs.NI quant-ph
Quantum Advantage for the LOCAL Model in Distributed Computing
在（无故障同步）分布式计算中考虑了两个中心模型：CONGEST模型，其中通信信道具有有限的带宽，以及CONGEST模型，其中通信信道具有无限的带宽。最近，Le Gall和Magniez（PODC 2018）在CONGEST模型中展示了量子分布式计算相对于经典分布式计算的优越性。在这项工作中，我们展示了量子分布式计算的优势，在量子模型：我们展示了一个计算任务，可以解决在一个恒定的轮数的量子设置，但需要$Ω(n)$轮在经典的设置，其中$n$表示的网络的大小。
2018-10-25 cs.CC cs.DC quant-ph
Compiler Design for Distributed Quantum Computing
在分布式量子计算架构中，利用量子互联网提供的网络和通信功能，远程量子处理单元（QPU）可以通信和协作，以执行单个NISQ设备无法自行处理的计算任务。为此，分布式量子计算需要新一代的量子编译器，用于将任何量子算法映射到任何分布式量子计算架构。从这个角度来看，在本文中，我们首先讨论了分布式量子计算的编译器设计所面临的主要挑战。然后，我们解析地推导了分布式量子计算中量子编译开销的上界。推导出的界限占的开销引起的底层计算架构，以及次优量子编译器引起的额外开销-明确设计通过该文件，以实现三个关键功能，即，通用，高效和有效。最后，我们验证了分析结果，我们确认编译器设计的有效性，通过广泛的性能分析。
2020-12-17 cs.DC cs.NI quant-ph
Scalable low-latency entanglement distribution for distributed quantum computing
Cisco Quantum Labs（思科量子实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Joint Quantum Institute, University of Maryland/NIST（马里兰大学/美国国家标准与技术研究院联合量子研究所）；The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文提出了一种基于可重构量子接口和波长选择开关的量子网络架构，实现了高达183.4 MHz的纠缠生成速率，支持低延迟、高保真度的分布式量子计算。
2025-12-18 physics.optics quant-ph
Modeling Quantum Links for the Exploration of Distributed Quantum Computing Systems
针对分布式量子计算系统的设计需求，本文综述基于微波光子量子态分发的通信原语协议与链路模型，并提出可扩展仿真框架。
2025-05-13 physics.comp-ph quant-ph
Bipartitioning of Graph States for Distributed Measurement-Based Quantum Computing
SINTEF Digital（SINTEF数字研究所）；Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD（弗劳恩霍夫计算机图形研究IGD研究所）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；NTT DATA（NTT数据公司）
本文提出一种基于模拟退火的算法，用于优化分布式测量式量子计算中的量子比特分配，以减少节点间纠缠。
2026-01-09 math.OC quant-ph
Quantum Advantage for Distributed Symmetry Breaking
Aalto University（阿尔托大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
提出分布式量子算法，以O(1)轮解决环的3着色，并推广至所有经典O(log* n)轮LCL问题，首次展示自然图问题的渐近量子优势。
2026-11-04 cs.DC quant-ph
Quantum Algorithms and Simulation for Parallel and Distributed Quantum Computing
构建大规模量子计算机的一种可行方法是将小规模量子计算机与量子网络互连，以创建更大的分布式量子计算机。当为这种分布式量子计算机设计量子算法时，可以利用系统中固有的附加并行化和分布能力。分布式量子计算需要克服的另一个困难是，需要一个复杂的控制系统来协调各种组件。在这项工作中，我们旨在解决这些问题。我们明确定义了量子算法的分布式意味着什么，然后提出了各种符合定义的量子算法。我们讨论了潜在的好处，并提出了一个高层次的计划控制系统。有了这个，我们提出了我们的软件框架称为Interlin-q，一个模拟平台，旨在简化设计和验证并行和分布式量子算法。我们通过使用Interlin-q实现一些讨论过的算法来演示Interlin-q，并规划将Interlin-q开发成分布式量子计算机控制系统的未来步骤。
2022-04-07 cs.DC quant-ph
Resource Allocation in Quantum Networks for Distributed Quantum Computing
近年来，量子计算技术的发展一直在稳步推进，目前的趋势表明，它将在不久的将来大规模用于商业目的。加速可以通过汇集计算基础设施来提高，以并行化算法执行或解决单个量子计算机上不可行的更大实例，这需要底层量子互联网：量子计算机通过量子链路和中继器互连以交换纠缠的量子比特。然而，到目前为止，量子互联网的研究一直集中在提供点对点流，这是适合（例如）量子传感和计量学，但不用于分布式量子计算。在本文中，在量子计算和网络的基础知识之后，我们从量子网络供应的角度研究了分布式节点上智能计算的需求和目标。然后，我们设计了一个资源分配策略，通过一个全面的模拟活动，其结果突出的关键功能和性能问题进行评估，并导致在这个方向上进一步调查的方式。
2022-05-10 cs.NI quant-ph
Network-Based Quantum Computing: an efficient design framework for many-small-node distributed fault-tolerant quantum computing
The University of Tokyo（东京大学）；NTT Computer and Data Science Laboratories, NTT Inc.（NTT计算机与数据科学实验室）；Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）
本文提出基于网络的量子计算框架，通过多小节点实现高效分布式容错量子计算，提升执行效率和节点利用效率。
2026-01-14 cs.DC quant-ph
Optimizing Compilation for Distributed Quantum Computing via Clustering and Annealing
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁斯分校）
本文提出通过聚类和退火优化分布式量子计算编译，有效降低目标值，提升异构量子系统的映射效率。
2025-08-21 cs.DC quant-ph
DQC$^2$O: Distributed Quantum Computing for Collaborative Optimization in Future Networks
凭借高速并行处理的优势，量子计算机可以高效解决未来网络中的大规模复杂优化问题。然而，由于量子比特保真度和量子信道噪声的不确定性，依赖于量子纠缠网络的分布式量子计算在跨量子计算机交换信息方面面临着许多挑战。在本文中，我们提出了一种自适应分布式量子计算方法来管理量子计算机和量子通道，以解决未来网络中的优化任务。首先，我们描述了量子计算的基本原理及其在量子网络中的分布式概念。其次，针对协同优化任务未来需求的不确定性和量子网络的不稳定性，提出了一种基于随机规划的量子资源分配方案，以最小化量子资源消耗。最后，基于所提出的方法，我们讨论了未来网络中协同优化的潜在应用，例如智能电网管理，物联网合作和无人机轨迹规划。还强调了可能导致未来分布式量子计算框架的设计和实现的有前途的研究方向。
2022-09-16 cs.DC cs.GT quant-ph
Towards Distributed Quantum Computing by Qubit and Gate Graph Partitioning Techniques
针对分布式量子计算中纠缠生成与纯化的时间内存开销权衡问题，提出两种基于图表示的量子电路划分方法，通过METIS算法划分并经SeQUeNCe模拟器验证，发现最优划分技术取决于具体电路。
2023-10-05 cs.ET quant-ph
Distributed Quantum Computing: a Survey
本综述聚焦分布式量子计算，针对量子计算工程化后需大幅扩展量子比特数量的挑战，阐述其作为关键解决方案的共识，概述核心挑战、开放问题并提供相关文献与成果的工程视角指南。
2022-12-20 cs.NI quant-ph
SDQC: Distributed Quantum Computing Architecture Utilizing Entangled Ion Qubit Shuttling
SDQC通过结合量子比特穿梭与分布式计算，实现高保真度和并行性，以解决大规模囚禁离子量子计算中的错误率与速度问题。
2025-12-02 physics.atom-ph quant-ph
Distributed Quantum Circuit Cutting for Hybrid Quantum-Classical High-Performance Computing
本文提出分布式量子电路切割库 Qdislib，通过图表示与线路/门切割技术将大型量子电路分解并在 CPU、GPU 和 QPU 上并行执行，以支持混合量子-经典高性能计算中的可扩展工作流。
2025-05-05 cs.DC quant-ph
Parallel QEC Decoding Applied to Distributed Quantum Computing
University of Parma（帕尔马大学）
研究针对分布式量子计算提出并行QEC解码新方法，核心是用奇异值分解预处理信念传播所得错误向量，经复杂度、准确性和可扩展性评估，为分布式量子计算的QEC解码提供了新途径。
2026-07-10 cs.DC cs.PF quant-ph
Quantum Entanglement with Self-stabilizing Token Ring for Fault-tolerant Distributed Quantum Computing System
基于自稳定令牌环算法，构造了n个量子比特的量子纠缠态。纠缠态可以应用于量子网络、量子互联网、分布式量子计算、量子云等领域。据我们所知，这是第一次尝试构建基于自稳定算法的量子纠缠。通过基于IBM Quantum Experience平台的量子线路实现，证明了该结构确实可以实现特定的n量子比特纠缠态，进而可以在量子网络或量子互联网中循环令牌，构建分布式量子计算系统（DQCS）。所建立的DQCS是容错的，在这个意义上，它可以容忍瞬态故障，如偶尔错误的纠缠量子态。
2022-09-23 cs.DC cs.ET quant-ph
Distributed Quantum Computing and Network Control for Accelerated VQE
本文研究 AVQE 算法在任意规模分布式量子计算机上的部署，提出量子比特分配与分布式电路生成方法，并设计支持集中式和去中心化网络控制的量子控制系统架构。
2021-01-07 cs.SY eess.SY quant-ph
Distributed Quantum Computing for Chemical Applications
University of Toronto（多伦多大学）
本文综述分布式量子计算（DQC）的基本概念，探讨其通过多设备协同降低噪声与电路深度的思路，并分析其在化学领域及NISQ设备上实现量子优势的潜力。
2024-08-09 cs.SY eess.SY physics.chem-ph
Distributed quantum computing with black-box subroutines
本文提出一种容纳任意未知子程序的分布式量子计算通用协议，基于不经意量子隐形传态与控制等技术规避量子不可行定理，并可在现有量子计算平台上物理实现，为未来高级量子算法与协议奠定基础。
2025-08-15 cs.AR cs.DC quant-ph
Distributed Quantum Computing with QMPI
量子计算机的实际应用需要数百万个物理量子位，单个量子处理器要达到这样的量子位数将是一个挑战。因此，在分布式环境中研究量子算法的资源需求是及时的，其中多个量子处理器通过相干网络互连。我们引入了消息传递接口（MPI）的扩展，以实现分布式量子算法的高性能实现。反过来，这些实现可以用于测试、调试和资源估计。除了量子MPI的原型实现，我们提出了一个分布式量子计算的性能模型，SENDQ。该模型的灵感来自经典的LogP模型，使得它在分布式量子计算机编程时能够为算法决策提供信息。具体来说，我们考虑了两个量子算法的物理和化学问题的几个优化，我们详细介绍了它们对SENDQ模型性能的影响。
2021-05-03 cs.DC cs.ET quant-ph
