Network Requirements for Distributed Quantum Computation
Alice & Bob
本文提出了一种基于最近邻连接量子比特的模块化架构，利用表面码和晶格手术技术实现容错量子计算，并通过测量传送和模拟推导出Shor算法在分布式架构上的可行性。
2026-08-18 quant-ph
Distributed Quantum Error Correction with Permutation-Invariant Approximate Codes
针对模块化量子计算中噪声处理器间操作的纠错挑战，提出基于近似码的分布式量子纠错框架，允许跨模块级联局部码并使用处理器局部门，推导下界并模拟证明其在非均匀错误环境中优于现有方法，给出了置换不变W态码的编解码电路及制备方法。
2025-11-04 quant-ph
Probing curved spacetime with a distributed atomic processor clock
本文提出利用碱土原子处理器量子网络，通过W态在千米级高度差的三节点间分布式编码时钟，以非局域干涉拍频探测后牛顿弯曲时空，并证明节点内N原子纠缠可将询问带宽提升N倍。
2025-02-18 gr-qc physics.atom-ph quant-ph
Distributed quantum machine learning via classical communication
针对量子系统脆弱导致量子机器学习难以规模化的问题，提出通过经典通信整合量子处理器的分布式方案，实验验证其分类准确率优于无通信方案且不低于量子通信方案，为中等规模量子处理器实现大规模量子机器学习提供实用路径。
2024-08-29 quant-ph
Simulating Circuit Layout for Distributed Quantum Computing
George Mason University（乔治梅森大学）；Florida Atlantic University（佛罗里达大西洋大学）
本文提出了一种用于分布式量子计算的电路布局模拟工具，通过分而治之的方法实现电路的编译和组装。
2025-12-24 quant-ph
Error Correction in a Distributed Quantum Computer
University of Oxford（牛津大学）
本研究首次实验演示了分布式量子纠错，利用光子互连连接两个捕获离子处理器，通过远程稳定子测量实现重复码错误检测和贝尔态上的主动错误纠正，为模块化量子计算奠定基础。
2026-10-16 quant-ph
Communication Complexity of Distributed Unitary Synthesis
State Key Lab of Processors, Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）；School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学计算机科学与技术学院）
研究分布式量子处理器中实现酉算子的通信复杂度，提出一般n量子比特酉算子的上界，并证明QFT和Clifford电路在精确模型下具有线性通信复杂度。
2026-06-16 cs.CR quant-ph
A Scalable Distributed Quantum Optimization Framework via Factor Graph Paradigm
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本文提出一种结构感知的分布式量子优化框架，通过因子图建模和松散耦合子问题协调，实现Grover-like的查询复杂度和资源优化。
2026-03-08 quant-ph
Tunable Nonlocal $ZZ$ Interaction for Remote Controlled-Z Gates Between Distributed Fixed-Frequency Qubits
Information Engineering University（信息工程大学）
本文提出一种分布式硬件架构，通过双超导耦合器抑制残余静态模块耦合，实现高保真度的远程受控Z门，验证了其在超导处理器中的可行性。
2026-07-16 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
Quantum Telecomputation
量子力学允许某些非局域效应。本文演示了如何将这些可以用于分布式计算与各种处理器之间的最小通信。所考虑的问题是，估计N个项目的平均值到一定的精度。首先，提出了一种比任何经典算法都快的串行量子力学算法。接下来，它显示了如何可以有效地与远程定位的量子力学处理器并行化。这些处理器由耦合EPR粒子组成。每个处理器只需在其本地计算结束时将一位经典信息传送到中央位置。
1997-04-21 quant-ph
Optimized Quantum Circuit Partitioning Across Multiple Quantum Processors
本文提出利用图划分和整数线性规划优化跨多处理器的量子电路划分，最小化EPR对和纠缠消耗，并分析QFT在多QPU上的实现成本。
2025-01-24 quant-ph
Realization of high-fidelity perfect entangler between remote superconducting quantum processors
本文利用同轴电缆驻波模式在30厘米距离的远程超导量子处理器间实现了CNOT和CZ高保真完美纠缠门，保真度分别达99.15%和98.04%，为大规模分布式量子计算奠定了基础。
2024-10-01 quant-ph
Proposal of quantum repeater architecture based on Rydberg atom quantum processors
提出一种协同集成里德堡原子量子处理器与光学谐振腔的新型量子中继器架构，通过腔介导相互作用生成纠缠并辅以纠缠纯化与交换，在局域网实现99%保真度的贝尔态分发，并具备向城域和城际网络扩展的可扩展性。
2024-10-16 quant-ph
Distributed Trotterization with optimal time-scaling entanglement cost
The University of Hong Kong（香港大学）；Queen Mary University of London（伦敦大学女王玛丽学院）；Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）
该研究针对分布式量子模拟的纠缠成本问题，提出自适应纠缠消耗的重复直到成功协议，实现随演化时间线性缩放的最优纠缠成本，为高精度分布式量子模拟提供资源高效方案。
2026-08-27 quant-ph
Parallel Information Transfer in a Multi-Node Quantum Information Processor
描述了一种在分布式节点量子信息处理器的不同局部处理节点中耦合不相交量子比特的方法。通过将系统移动到相互作用框架中来获得节点之间的信息传输的有效通道，在该相互作用框架中，所有跨节点量子比特对经由每个节点的致动器元件之间的交换相互作用而有效地耦合。所有的控制都是通过致动器调制实现的，从而快速实现了一组通用的节点间量子门。该方法预计将是几乎独立的致动器退相干，并可能是不敏感的实验系统参数的变化，通过适当的控制序列的设计。我们显示，特别是，如何诱导的交叉节点耦合通道可用于交换完整的量子态的本地处理器并行。
2012-04-09 quant-ph
Parameter-Parallel Distributed Variational Quantum Algorithm
Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography（河南省量子信息与密码学重点实验室）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）；School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院）；Shanghai Research Center for Quantum Science（上海量子科学研究中心）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）
提出参数并行分布式变分量子算法（PPD-VQA），通过多量子处理器并行训练加速VQA训练过程，并采用交替训练策略和梯度压缩应对噪声差异与通信瓶颈，为大规模现实应用提供实用方案。
2022-07-31 cs.AI quant-ph
Long-range connectivity in a superconducting quantum processor using a ring resonator
量子比特相干性和门保真度通常被认为是表征量子处理器的两个最重要的指标。一个同样重要的指标是量子比特间的连通性，因为它最大限度地减少了门数，并允许有效地实现算法，减少错误。然而，由于物理实现中的实际约束，超导处理器中的量子比特间连接往往限于最近的邻居。在这里，我们介绍了一种新的超导体系结构，它使用环形谐振器作为多路耦合元件，量子比特均匀分布在其周围。我们的平面设计提供了显着增强的连接状态的最先进的超导处理器，而没有任何额外的制造复杂性。我们从理论上分析了量子比特的连通性，并在一个能够支持多达12个量子比特的设备中进行了实验验证，其中每个量子比特可以连接到其他9个量子比特。我们的概念是可扩展的，适用于其他平台，并有可能显着加快量子计算，退火，模拟和纠错的进展。
2020-12-17 quant-ph
Towards the Characterization of Logical Errors in Distributed Lattice Surgery
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Cisco Systems（思科系统）
本工作分析异质噪声下的分布式格点手术，以XX合并操作为重点，用MWPM解码器表征逻辑错误并估计阈值，推导体与 seam 错误率近似电路级噪声模型，为分布式量子架构的关键参数选择提供实用见解。
2026-08-03 quant-ph
A telecom-wavelength quantum repeater node based on a trapped-ion processor
本研究提出基于囚禁离子的通信波长量子中继器节点，实现50公里光纤两端光子纠缠，并测算出构建800公里级纠缠网络的系统改进路径，为分布式量子网络提供近期可行方案。
2023-02-15 physics.atom-ph quant-ph
Efficient algorithms for quantum chemistry on modular quantum processors
The University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Wisconsin – Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文提出了一种在模块量子处理器上高效执行量子化学计算的分布式算法dUSCC，通过优化模块间门调度和利用分子结构减少延迟，实现了在弱纠缠系统中的高效计算。
2026-01-23 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Towards a Global Scale Quantum Information Network: A Study Applied to Satellite-Enabled Distributed Quantum Computing
本文提出并评估了一个基于卫星的分布式量子计算系统，用于在法国范围内实现全球规模的量子信息网络，探讨了纠缠分布速率、保真度及实际应用性能。
2025-09-15 quant-ph
Discussion of Quantum Consensus Algorithms
领导者选举是云计算、分布式系统、任务编排和区块链等许多领域的关键流程。通常，在分布式系统中，网络需要选择一个领导者，负责不同处理器之间的同步，数据存储，信息分发等。
2022-06-09 cs.DC 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
Architectures and circuits for distributed quantum computing
University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；University of Camerino（卡梅里诺大学）；National Research Council of Italy（意大利国家研究委员会）
本研究针对分布式量子计算系统可扩展性强但纠缠资源成本高的问题，提出可降低远程量子门对保真度影响的编译器，通过严谨建模明确算通依赖关系，并借助多种工具为系统发展提供新视角。
2023-07-16 quant-ph
Gate Teleportation vs Circuit Cutting in Distributed Quantum Computing
memQ Inc.（memQ公司）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
该研究对比分布式量子计算中门隐形传态与线路切割技术，建模含噪远程门，确定二者性能盈亏平衡点，指出降低M2O换能器噪声10倍可使远程门更具优势，为量子互连硬件指标提供参考。
2025-10-10 quant-ph
Distributed Architecture for FPGA-based Superconducting Qubit Control
本研究为开源超导量子比特控制平台QubiC开发了基于FPGA的分布式处理器架构及配套编译器栈，支持低延迟实时反馈与电路中途测量，并在LBNL先进量子测试平台通过transmon量子比特实验验证了其能力。
2024-04-23 cs.AR quant-ph
Entanglement distribution for a practical quantum-dot-based quantum processor architecture
我们提出了一个量子点架构，使通用的量子信息处理。量子寄存器由垂直堆叠的自组装半导体量子点阵列组成，由面内自组装点链连接。我们提出了一种纠缠分配器，一种用于根据需求产生和分配最大纠缠量子比特的设备，通过平面点链进行通信。这使得纠缠传输到空间上分离的寄存器堆栈，为实现从实际大小的耦合寄存器堆栈构建的相当大的量子处理器提供了资源。我们的纠缠分配器可以集成到目前的许多建议，自组装量子点为基础的量子计算。我们的设备利用简单，相对较短的自旋链的特性，不需要微腔。利用自组装量子点的性质，在分发之后，纠缠可以被映射到相对长寿命的自旋量子比特并被纯化，从而提供灵活的、分布式的离线资源。
2007-04-13 quant-ph
NetQIR: An Extension of QIR for Distributed Quantum Computing
本文提出 NetQIR，一种扩展自 Microsoft QIR 的中间表示，通过引入独立于硬件的网络通信指令和核心抽象特性，解决分布式量子计算中网络与硬件层抽象缺失问题，弥合高层算法与底层执行鸿沟。
2025-04-28 quant-ph
State Similarity in Modular Superconducting Quantum Processors with Classical Communications
本文提出面向模块化超导量子处理器的跨平台保真度估计算法，降低样本复杂度，并通过GHZ态验证与联邦量子核相位学习实验证明其可扩展、隐私保护的应用价值。
2025-06-11 quant-ph
FPGA-based electronic system for the control and readout of superconducting quantum processors
量子位控制和测量的电子系统是量子编程语言和量子信息处理器之间的桥梁。随着超导量子线路（SQC）技术的快速发展，电子系统需要大规模系统中的同步、低延迟执行和低噪声。在这里，我们提出了一个现场可编程门阵列（FPGA）为基础的电子系统与分布式同步时钟和触发架构。该系统支持量子位的同步控制，抖动约为5 ps。我们在FPGA中实现了一个实时数字信号处理系统，实现了精确的定时控制，任意波形生成，IQ解调的量子位状态歧视，并生成实时量子位状态相关的触发信号的反馈/前馈控制。硬件和固件低延迟设计将电子系统的反馈/前馈延迟降低到125 ns，显著小于量子位的退相干时间。最后，我们展示了该系统的功能和低噪声性能，使用fluxonium量子处理器。
2022-06-29 physics.ins-det quant-ph
Local and Distributed Quantum Computation
实验小组现在正在制造量子处理器，其功能强大到足以执行量子算法的小实例，并明确证明量子纠错可以延长量子数据的生命周期，从而增加了架构研究的紧迫性。虽然其他的选择继续探索，努力是围绕拓扑编码模型作为最实用的实现选项的错误校正可实现的微架构。可扩展性问题也促使架构师提出分布式内存多计算机体系结构，实验工作证明了一些基本的构建块，使这种设计成为可能。我们汇编了各种不同系统的最新结果，旨在构建可扩展的量子计算机。
2016-05-23 quant-ph
Hardware-Efficient Bosonic Module for Entangling Superconducting Quantum Processors via Optical Networks
针对超导量子处理器扩展需高效光互连但M2O转换器集成面临挑战的问题，提出基于SNAIL参数耦合的模块化架构，通过数值模拟证明30公里内kHz级速率下原始纠缠比特保真度F~0.8，非对称泵浦后达F~0.94，优于transmon方案。
2025-11-13 quant-ph
Distributed Quantum Computing in Silicon
本文在硅T中心上初步演示了模块间纠缠分发与隐形传态门序列，验证了T中心作为分布式量子计算与网络平台的可行性。
2024-06-03 quant-ph
Scalable Optical Links for Controlling Bosonic Quantum Processors
本研究通过光学链路实现对玻色子量子处理器的远程控制，实现了高保真度的量子操作，为扩展超导量子计算机提供了关键技术支持。
2025-12-11 physics.optics quant-ph
Quantum Distributed Complexity of Set Disjointness on a Line
线上的集合不相交性是分布式计算场景中的集合不相交性问题的变体，其中$d+1$处理器布置在长度为$d$的路径上。它是由Le Gall和Magniez（PODC 2018）引入的，用于证明在CONGEST模型中计算任意网络直径的量子分布式复杂度的下界。然而，当路径中间顶点上的处理器使用的本地存储器由O $( \log n)$量子位组成时，它们只能提供一个下限，用于$n$位输入。本文证明了在具有$d + 1$处理器的直线上集合不相交的$\widetildeΩ\big(\sqrt[3]{n d^2}+\sqrt{n} \, \big)$轮数的一个无条件下界。这个结果给出了一个新的$\widetildeΩ \big( \sqrt[3]{nδ^2}+\sqrt{n} \, \big)$下界，它是在CONGEST模型中计算任意具有大小为O $(\log n)$的$n$节点网络的直径$δ$所需的轮数.我们在上面的分布式计算场景和一个新的查询复杂度模型之间建立了联系。我们用于推导Set Disjointness on a Line的轮下限的信息论技术也适用于此查询模型中的轮数。我们在这个查询模型中提供了一个集合不相交的算法，其轮复杂度与上述轮下限相匹配，直到多对数因子。这为获得线上集合不相交性的更好的圆形下界提供了障碍。同时，它暗示了更好的通信协议的可能性。
2022-03-08 cs.CC cs.DC quant-ph
Accelerating variational quantum algorithms with multiple quantum processors
JD Explore Academy（京东探索研究院）；The University of Sydney（悉尼大学）
变分量子算法（VQA）有可能利用近期量子机获得某些计算优势，而不是经典方法。然而，现代VQA遭受了繁琐的计算开销，这受到采用单独的量子处理器来处理大量数据的传统的阻碍。因此，为了更好地发挥VQA的优越性，提高其运行效率具有重要意义。在这里，我们设计了一个有效的分布式优化方案，称为QUDIO，来解决这个问题。具体来说，在QUDIO中，一个经典的中央服务器将学习问题划分为多个子问题，并将它们分配给多个本地节点，每个节点都由一个量子处理器和一个经典优化器组成。在训练过程中，各局部节点并行进行优化，经典服务器在局部节点间及时传递优化信息。在这样做时，我们证明了QUDIO的次线性收敛速度的理想情况下的全局迭代次数，而系统的不完善性可能会导致发散优化。标准基准测试的数值结果表明，QUDIO可以令人惊讶地实现超线性的运行时加速相对于本地节点的数量。我们的建议可以很容易地与其他先进的基于VQA的技术相结合，以缩小现有技术与具有量子优势的应用之间的差距。
2021-06-24 cs.LG quant-ph
Structural Conditions for Distributed Quantum Advantage
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；IBM Research（IBM研究院）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出分布式量子优势的三个条件（可承受拼接、经典难度保持、梯度可解析），并证明有界接口的有限局域深度电路可满足，通过IBM处理器上的环面码实验验证了可行性。
2026-10-06 cs.DC quant-ph
Characterizing Many-body Dynamics with Projected Ensembles on a Superconducting Quantum Processor
本文在16量子比特超导处理器上利用投影系综实验研究了混沌量子多体系统，通过观测Haar分布投影系综证实了深度热化，并引入系综平均熵建立多体信息泄漏基准，为量子多体动力学研究铺路。
2025-06-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
SimulaQron - A simulator for developing quantum internet software
我们介绍了一个量子互联网的模拟器，其具体目标是支持软件开发。量子互联网由本地量子处理器组成，这些处理器通过量子通信信道互连，从而能够在不同的处理器之间传输量子比特。虽然有许多模拟器用于本地量子处理器，但目前还没有针对软件开发定制的量子互联网的模拟器。量子互联网协议需要在网络节点之间交换经典信息和量子信息，然后在本地量子处理器上执行门和测量。这就要求量子互联网软件将经典的通信编程与新的量子编程相结合。SimulaQron旨在支持应用程序开发并探索量子互联网的软件工程流程。SimulaQron可以在一台或多台经典计算机上运行，以模拟本地量子处理器，这些处理器在后台透明连接，以实现量子比特的传输或远程处理器之间纠缠的生成。应用软件可以访问模拟的本地量子处理器，以执行本地量子指令和测量，还可以将量子比特传输到网络中的远程节点。SimulaQron采用模块化设计，基于任何能够与Python集成的量子计算机的现有模拟执行分布式模拟。提供了Python和C的编程库，以促进应用程序开发。
2018-07-14 cs.NI cs.SE quant-ph
Universal Quantum Walk Control Plane for Quantum Networks
本文提出量子游走控制协议QWCP，通过网络图中量子游走与节点寄存器的交互实现分布式量子操作，并证明其可完成通用分布式多量子比特受控门及纠缠分发。
2023-07-12 cs.NI quant-ph
Mind the $\tilde{\mathcal{O}}$: Asymptotically Better, but Still Impractical, Quantum Distributed Algorithms
本文在 Quantum CONGEST-CLIQUE 模型中提出两种渐近复杂度更优的分布式算法，并分析其常数因子，指出当前量子和经典算法在极大 $n$ 值下才具实用价值。
2023-08-01 cs.DC math.OC quant-ph
