Automatisierte Erzeugung von Shuttle-Sequenzen für einen linear segmentierten Ionenfallen-Quantencomputer

Automatisierte Erzeugung von Shuttle-Sequenzen für einen linear segmentierten Ionenfallen-Quantencomputer

Zeitstempel: 8. November 2023, 7:55 Uhr
Automatisierte Erzeugung von Shuttle-Sequenzen für einen linear segmentierten Ionenfallen-Quantencomputer PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikale Suche. Ai.

Jonathan Durandau2, Janis Wagner1, Frédéric Mailhot2, Charles-Antoine Brunet2, Ferdinand Schmidt-Kaler1, Ulrich Poschinger1, und Yves Bérubé-Lauzière2

1QUANTUM, Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, Staudingerweg 7, 55128 Mainz, Deutschland
2Institut Quantique und Département de génie électrique et de génie informatique, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1K 2R1, Kanada

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Abstrakt

Ein vielversprechender Ansatz für die Skalierung von Quantencomputerplattformen mit eingefangenen Ionen besteht darin, mehrere Sätze von Qubits mit eingefangenen Ionen („Ionenkristalle“) in segmentierten Mikrochipfallen zu speichern und diese durch physikalische Bewegung der Ionen („Shuttle“) miteinander zu verbinden. Bereits für die Realisierung von Quantenschaltkreisen mittlerer Komplexität ist eine Automatisierung des Entwurfs geeigneter Qubit-Zuordnungen und Shuttle-Zeitpläne erforderlich. Hier beschreiben und testen wir Algorithmen, die genau diese Aufgaben lösen. Wir beschreiben einen Algorithmus zur vollautomatischen Generierung von Shuttle-Fahrplänen, der den durch eine gegebene Trap-Struktur auferlegten Einschränkungen entspricht. Darüber hinaus stellen wir verschiedene Methoden für die anfängliche Qubit-Zuweisung vor und vergleichen diese für Zufallsschaltungen (mit bis zu 20 Qubits) und Quanten-Fourier-Transformations-ähnliche Schaltungen sowie verallgemeinerte Toffoli-Gatter mit jeweils bis zu 40 Qubits. Wir stellen fest, dass bei Quantenschaltkreisen, die eine feste Struktur enthalten, fortschrittliche Zuweisungsalgorithmen dazu beitragen können, den Pendelaufwand zu reduzieren.

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Zitiert von

[1] Fabian Kreppel, Christian Melzer, Diego Olvera Millán, Janis Wagner, Janine Hilder, Ulrich Poschinger, Ferdinand Schmidt-Kaler und André Brinkmann, „Quantum Circuit Compiler for a Shuttling-Based Trapped-Ion Quantum Computer“, arXiv: 2207.01964, (2022).

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