Αυτοματοποιημένη Δημιουργία Ακολουθιών Μεταφοράς για έναν Κβαντικό Υπολογιστή με γραμμική τμηματοποιημένη παγίδα ιόντων

Αυτοματοποιημένη Δημιουργία Ακολουθιών Μεταφοράς για έναν Κβαντικό Υπολογιστή με γραμμική τμηματοποιημένη παγίδα ιόντων

Χρονική σήμανση: 8 Νοεμβρίου 2023 7:55 π.μ.
Αυτοματοποιημένη δημιουργία αλληλουχιών μεταφοράς για έναν κβαντικό υπολογιστή γραμμικής τμηματοποιημένης παγίδας ιόντων Νοημοσύνη δεδομένων PlatoBlockchain. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

Τζόναθαν Ντουραντάου2, Janis Wagner1, Frédéric Mailhot2, Charles-Antoine Brunet2, Ferdinand Schmidt-Kaler1, Ulrich Poschinger1και ο Yves Bérubé-Lauzière2

1QUANTUM, Ινστιτούτο Φυσικής, Πανεπιστήμιο Johannes Gutenberg, Staudingerweg 7, 55128 Mainz, Γερμανία
2Institut Quantique and Département de génie électrique et de génie informatique, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1K 2R1, Καναδάς

Βρείτε αυτό το άρθρο ενδιαφέρουσα ή θέλετε να συζητήσετε; Scite ή αφήστε ένα σχόλιο για το SciRate.

Περίληψη

Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την κλιμάκωση των πλατφορμών κβαντικών υπολογιστών παγιδευμένων ιόντων είναι η αποθήκευση πολλαπλών συνόλων qubit παγιδευμένων ιόντων («κρυστάλλοι ιόντων») σε τμηματοποιημένες παγίδες μικροτσίπ και η διασύνδεσή τους μέσω της φυσικής κίνησης των ιόντων («shattling»). Ήδη για την υλοποίηση κβαντικών κυκλωμάτων μέτριας πολυπλοκότητας, ο σχεδιασμός κατάλληλων αναθέσεων qubit και χρονοδιαγράμματα μεταφοράς απαιτούν αυτοματισμό. Εδώ, περιγράφουμε και δοκιμάζουμε αλγόριθμους που αντιμετωπίζουν ακριβώς αυτές τις εργασίες. Περιγράφουμε έναν αλγόριθμο για την πλήρως αυτοματοποιημένη παραγωγή χρονοδιαγραμμάτων μεταφοράς, που συμμορφώνονται με τους περιορισμούς που επιβάλλονται από μια δεδομένη δομή παγίδας. Επιπλέον, εισάγουμε διαφορετικές μεθόδους για την αρχική εκχώρηση qubit και τις συγκρίνουμε για τυχαία κυκλώματα (έως 20 qubits) και κβαντικά κυκλώματα μετασχηματισμού Fourier και γενικευμένες πύλες Toffoli έως και 40 qubit το καθένα. Διαπιστώνουμε ότι για κβαντικά κυκλώματα που περιέχουν μια σταθερή δομή, οι προηγμένοι αλγόριθμοι εκχώρησης μπορούν να χρησιμεύσουν για να μειώσουν την επιβάρυνση της μεταφοράς.

► Δεδομένα BibTeX

► Αναφορές

[1] J. Preskill. «Κβαντικός Υπολογισμός στην εποχή NISQ και πέρα». Quantum 2, 79 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

[2] C. Figgatt, A. Ostrander, N. M. Linke, K. A. Landsman, D. Zhu, D. Maslov, and C. Monroe. «Παράλληλες λειτουργίες εμπλοκής σε έναν γενικό κβαντικό υπολογιστή παγίδας ιόντων». Nature 572, 368–372 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1427-5

[3] P. Schindler, D. Nigg, T. Monz, J. T. Barreiro, E. Martinez, S. X. Wang, S. Quint, M. F. Brandl, V. Nebendahl, C. F. Roos, M. Chwalla, M. Hennrich και R. Blatt. «Ένας κβαντικός επεξεργαστής πληροφοριών με παγιδευμένα ιόντα». New Journal of Physics 15, 123012 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​12/​123012

[4] D. Kielpinski, C. Monroe και D. J. Wineland. «Αρχιτεκτονική για έναν κβαντικό υπολογιστή παγίδας ιόντων μεγάλης κλίμακας». Nature 417, 709–711 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature00784

[5] V. Kaushal, B. Lekitsch, A. Stahl, J. Hilder, D. Pijn, C. Schmiegelow, A. Bermudez, M. Müller, F. Schmidt-Kaler και U. Poschinger. «Επεξεργασία κβαντικής πληροφορίας παγιδευμένων ιόντων βασισμένη σε shuttling». AVS Quantum Science 2, 014101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1116 / 1.5126186

[6] J. M. Pino, J. M. Dreiling, C. Figgatt, J. P. Gaebler, S. A. Moses, M. S. Allman, C. H. Baldwin, M. Foss-Feig, D. Hayes, K. Mayer, C. Ryan-Anderson και B. Neyenhuis. «Επίδειξη της αρχιτεκτονικής υπολογιστών κβαντικών CCD παγιδευμένων ιόντων». Nature 592, 209–213 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-021-03318-4

[7] J. Hilder, D. Pijn, O. Onishchenko, A. Stahl, M. Orth, B. Lekitsch, A. Rodriguez-Blanco, M. Müller, F. Schmidt-Kaler και UG Poschinger. «Ανάγνωση ισοτιμίας με ανοχή σφαλμάτων σε κβαντικό υπολογιστή παγιδευμένου ιόντος που βασίζεται σε shutling». Phys. Αναθ. Χ 12, 011032 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.12.011032

[8] F. Kreppel, C. Melzer, J. Wagner, J. Hilder, U. Poschinger, F. Schmidt-Kaler, and A. Brinkmann. "Μεταγλωττιστής κβαντικού κυκλώματος για κβαντικό υπολογιστή παγιδευμένου ιόντος βασισμένου σε shuttling" (2022).

[9] Οι Tobias Schmale, Bence Temesi, Alakesh Baishya, Nicolas Pulido-Mateo, Ludwig Krinner, Timko Dubielzig, Christian Ospelkaus, Hendrik Weimer και Daniel Borcherding. "Φάσεις μεταγλωττιστή backend για κβαντικούς υπολογιστές παγιδευμένου ιόντος". Το 2022 IEEE International Conference on Quantum Software (QSW). Σελίδες 32–37. (2022).
https://doi.org/​10.1109/​QSW55613.2022.00020

[10] Μ. Webber, S. Herbert, S. Weidt και W. K. Hensinger. "Αποτελεσματική δρομολόγηση qubit για έναν παγκοσμίως συνδεδεμένο κβαντικό υπολογιστή παγιδευμένου ιόντος". Advanced Quantum Technologies 3, 2000027 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000027

[11] Abdullah Ash Saki, Rasit Onur Topaloglu και Swaroop Ghosh. "Muzzle the shuttle: Αποτελεσματική μεταγλώττιση για κβαντικούς υπολογιστές παγιδευμένων ιόντων πολλαπλών παγίδων". Το 2022 Σχεδιασμός, Αυτοματισμός & Δοκιμή στην Ευρώπη Συνέδριο & Έκθεση (DATE). Σελίδες 322–327. (2022).
https: / / doi.org/ 10.23919 / DATE54114.2022.9774619

[12] Xin-Chuan Wu, Dripto M. Debroy, Yongshan Ding, Jonathan M. Baker, Yuri Alexeev, Kenneth R. Brown και Frederic T. Chong. “Tilt: Επίτευξη υψηλότερης πιστότητας σε αρχιτεκτονική κβαντικής υπολογιστικής γραμμικής ταινίας παγιδευμένων ιόντων”. Το 2021 IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture (HPCA). Σελίδες 153–166. (2021).
https://doi.org/​10.1109/​HPCA51647.2021.00023

[13] A. Walther, F. Ziesel, T. Ruster, S. T. Dawkins, K. Ott, M. Hettrich, K. Singer, F. Schmidt-Kaler και U. G. Poschinger. «Έλεγχος ταχείας μεταφοράς παγιδευμένων ψυχρών ιόντων». Phys. Αναθ. Lett. 109, 080501 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.109.080501

[14] R. Bowler, J. Gaebler, Y. Lin, T. R. Tan, D. Hanneke, J. D. Jost, J. P. Home, D. Leibfried και D. J. Wineland. «Συνεκτική μεταφορά διαβατικών ιόντων και διαχωρισμός σε μια συστοιχία παγίδων πολλαπλών ζωνών». Phys. Αναθ. Lett. 109, 080502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.080502

[15] T. Ruster, C. Warschburger, H. Kaufmann, C. T. Schmiegelow, A. Walther, M. Hettrich, A. Pfister, V. Kaushal, F. Schmidt-Kaler και U. G. Poschinger. «Πειραματική υλοποίηση του γρήγορου διαχωρισμού ιόντων σε τμηματικές παγίδες Paul». Phys. Α' 90, 033410 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.033410

[16] H. Kaufmann, T. Ruster, C. T. Schmiegelow, F. Schmidt-Kaler, and U. G. Poschinger. «Δυναμική και έλεγχος της γρήγορης διάσπασης κρυστάλλων ιόντων σε τμηματικές παγίδες Paul». New Journal of Physics 16, 073012 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​7/​073012

[17] H. Kaufmann, T. Ruster, C. T. Schmiegelow, M. A. Luda, V. Kaushal, J. Schulz, D. von Lindenfels, F. Schmidt-Kaler και U. G. Poschinger. «Γρήγορη εναλλαγή ιόντων για επεξεργασία κβαντικών πληροφοριών». Phys. Α' 95, 052319 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.95.052319

[18] D. Maslov, S. M. Falconer, and M. Mosca. «Τοποθέτηση κβαντικού κυκλώματος». IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems 27, 752–763 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1109 / tcad.2008.917562

[19] T. Parr. «Η οριστική αναφορά antlr 4». Πραγματικό ράφι. (2013). 2η έκδοση.

[20] Riverbank Computing Limited. "PyQt5" (2020).

[21] A. W. Cross, L. S. Bishop, J. A. Smolin και J. M. Gambetta. «Open quantum assembly language» (2017).

[22] Α. Κέλλυ. «OPENQASM 2.0 grammar» (2018).

[23] M. A. Nielsen και I. L. Chuang. «Κβαντικός υπολογισμός και κβαντικές πληροφορίες: 10η επετειακή έκδοση». Cambridge University Press. (2011). 10η έκδοση.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[24] Δ. Χαλκουργός. «Ένας κατά προσέγγιση μετασχηματισμός Fourier χρήσιμος στην κβαντική παραγοντοποίηση». Τεχνική αναφορά. IBM Research Division (2002).
https://doi.org/​10.48550/​ARXIV.QUANT-PH/​0201067

[25] A. Shafaei, M. Saeedi, and M. Pedram. «Βελτιστοποίηση κβαντικών κυκλωμάτων για απόσταση αλληλεπίδρασης σε γραμμικές αρχιτεκτονικές πλησιέστερου γείτονα». Το 2013 50ο Συνέδριο ACM/​EDAC/​IEEE Design Automation Conference (DAC). Σελίδες 1–6. (2013).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2463209.2488785

Αναφέρεται από

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

Οι παραπάνω αναφορές είναι από SAO / NASA ADS (τελευταία ενημέρωση επιτυχώς 2023-11-10 02:50:52). Η λίστα μπορεί να είναι ελλιπής, καθώς δεν παρέχουν όλοι οι εκδότες τα κατάλληλα και πλήρη στοιχεία αναφοράς.

On Η υπηρεσία παραπομπής του Crossref δεν βρέθηκαν δεδομένα σχετικά με την αναφορά έργων (τελευταία προσπάθεια 2023-11-10 02:50:50).

Αυτό το Βιβλίο δημοσιεύεται στο Quantum στο πλαίσιο του Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής (CC BY 4.0) άδεια. Τα πνευματικά δικαιώματα παραμένουν στους κατόχους των πρωτότυπων δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας όπως οι δημιουργοί ή τα ιδρύματά τους

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Quantum Journal