Paper: Verteiltes Quantencomputing – Mehr Power durch Zusammenarbeit

Wie können mehrere kleinere Quantencomputer so miteinander verbunden werden, dass sie als ein einziges, leistungsstarkes System arbeiten? Diese Idee nennt sich Distributed Quantum Computing (DQC) – also verteiltes Quantencomputing. Sie könnte es ermöglichen, deutlich größere und leistungsfähigere Algorithmen auszuführen, als es ein einzelner Chip allein könnte.

In unserer neuen Arbeit haben wir untersucht, wie sich verschiedene Architekturen von variational quantum circuits(VQCs) in einem solchen verteilten Umfeld verhalten – konkret im Rahmen einer Klassifikationsaufgabe aus dem Bereich Quantum Machine Learning (QML) innerhalb von DQC. Mithilfe von Simulationen haben wir getestet, wie sich die Schaltkreise verhalten, wenn mehrere Quantenprozessoren verbunden sind, und wie viel Verschränkung zwischen ihnen tatsächlich notwendig ist.

Die Ergebnisse zeigen, dass Schaltkreise mit einer intelligenten Balance zwischen lokaler und globaler Verschränkung robuster gegenüber Rauschen sind als herkömmliche Ansätze. Das deutet darauf hin, dass gut gestaltete Schaltkreisarchitekturen es dem verteilten Quantencomputing ermöglichen könnten, schon in naher Zukunft bessere Ergebnisse zu erzielen.

Unsere Veröffentlichung „Evaluating Variational Quantum Circuit Architectures for Distributed Quantum Computing“wurde auf der IEEE QAI 2025 angenommen und ist als Preprint hier verfügbar: https://arxiv.org/pdf/2509.12005

Die Arbeit wurde verfasst von Leo Sünkel, Jonas Stein, Jonas Nüßlein, Tobias Rohe und Claudia Linnhoff-Popien.
Unterstützt durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft (Projekt 6GQT) und das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).