Shuttling-sekvenssien automaattinen luominen lineaarisesti segmentoidulle ioniloukkukvanttitietokoneelle

Shuttling-sekvenssien automaattinen luominen lineaarisesti segmentoidulle ioniloukkukvanttitietokoneelle

Aikaleima: 8. marraskuuta 2023 7
Shuttling-sekvenssien automaattinen luominen lineaarisesti segmentoidulle ioniloukkukvanttitietokoneelle PlatoBlockchain Data Intelligencelle. Pystysuuntainen haku. Ai.

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

1QUANTUM, Institute of Physics, Johannes Gutenberg University, Staudingerweg 7, 55128 Mainz, Saksa
2Institut Quantique ja Département de génie electrique et de génie informatique, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1K 2R1, Kanada

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Lupaava lähestymistapa loukkuun jääneiden ionien kvanttitietokonealustojen skaalaamiseen on tallentaa useita loukkuun jääneiden ionien kubittijoukkoja ("ionikiteitä") segmentoituihin mikrosiruloukkuihin ja yhdistää nämä toisiinsa ionien fyysisellä liikkeellä ("sukkula"). Jo kohtalaisen monimutkaisten kvanttipiirien toteuttamiseen sopivien qubit-osoitusten suunnittelu ja sukkulaaikataulut vaativat automatisointia. Tässä kuvataan ja testataan algoritmeja, jotka vastaavat juuri näihin tehtäviin. Kuvaamme algoritmin täysautomaattiselle sukkula-aikataulujen luomiselle tietyn ansarakenteen asettamien rajoitusten mukaisesti. Lisäksi esittelemme erilaisia ​​menetelmiä alkuperäiseen kubitin määrittämiseen ja vertaamme niitä satunnaisille piireille (jopa 20 kubitille) ja kvantti-Fourier-muunnoksen kaltaisille piireille sekä yleistetyille Toffoli-porteille, joissa kummassakin on enintään 40 kubittia. Havaitsemme, että kvanttipiireissä, jotka sisältävät kiinteän rakenteen, kehittyneet osoitusalgoritmit voivat auttaa vähentämään kuljetuskustannuksia.

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] J. Preskill. "Kvanttilaskenta NISQ-aikakaudella ja sen jälkeen". Quantum 2, 79 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

[2] C. Figgatt, A. Ostrander, NM Linke, KA Landsman, D. Zhu, D. Maslov ja C. Monroe. "Rinnakkaiset kietotoimenpiteet yleismaailmallisessa ioniloukkukvanttitietokoneessa". Nature 572, 368–372 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1427-5

[3] P. Schindler, D. Nigg, T. Monz, JT Barreiro, E. Martinez, SX Wang, S. Quint, MF Brandl, V. Nebendahl, CF Roos, M. Chwalla, M. Hennrich ja R. Blatt. "Kvanttitietojen prosessori, jossa on loukkuun jääneitä ioneja". New Journal of Physics 15, 123012 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​12/​123012

[4] D. Kielpinski, C. Monroe ja DJ Wineland. "Arkkitehtuuri suuren mittakaavan ioniloukkukvanttitietokoneelle". 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 ja U. Poschinger. "Sukkulaan perustuva loukkuun perustuva kvanttitietojen käsittely". AVS Quantum Science 2, 014101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1116 / +1.5126186

[6] JM Pino, JM Dreiling, C. Figgatt, JP Gaebler, SA Moses, MS Allman, CH Baldwin, M. Foss-Feig, D. Hayes, K. Mayer, C. Ryan-Anderson ja B. Neyenhuis. "Esittely loukkuun jääneen ionin kvantti-CCD-tietokonearkkitehtuurin suhteen". 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 ja UG Poschinger. "Vikasietoinen pariteettilukema sukkulapohjaisessa loukkuun jääneessä kvanttitietokoneessa". Phys. Rev. X 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 ja A. Brinkmann. "Kvanttipiirin kääntäjä sukkulapohjaiseen loukkuun jääneeseen kvanttitietokoneeseen" (2022).

[9] Tobias Schmale, Bence Temesi, Alakesh Baishya, Nicolas Pulido-Mateo, Ludwig Krinner, Timko Dubielzig, Christian Ospelkaus, Hendrik Weimer ja Daniel Borcherding. "Taustakääntäjän vaiheet loukkuun jääneille kvanttitietokoneille". Vuonna 2022 IEEE International Conference on Quantum Software (QSW). Sivut 32-37. (2022).
https://​/​doi.org/​10.1109/​QSW55613.2022.00020

[10] M. Webber, S. Herbert, S. Weidt ja WK Hensinger. "Tehokas qubit-reititys globaalisti yhdistetylle loukkuun jääneelle ioni-kvanttitietokoneelle". Advanced Quantum Technologies 3, 2000027 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000027

[11] Abdullah Ash Saki, Rasit Onur Topaloglu ja Swaroop Ghosh. "Muzzle the shuttle: Tehokas kokoelma moniloukussa oleville kvanttitietokoneille". Vuonna 2022 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE). Sivut 322-327. (2022).
https: / / doi.org/ 10.23919 / DATE54114.2022.9774619

[12] Xin-Chuan Wu, Dripto M. Debroy, Yongshan Ding, Jonathan M. Baker, Juri Alekseev, Kenneth R. Brown ja Frederic T. Chong. "Tilt: Suuremman tarkkuuden saavuttaminen loukkuun jääneellä lineaarinauhaisella kvanttilaskentaarkkitehtuurilla". Vuonna 2021 IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture (HPCA). Sivut 153-166. (2021).
https://​/​doi.org/​10.1109/​HPCA51647.2021.00023

[13] A. Walther, F. Ziesel, T. Ruster, ST Dawkins, K. Ott, M. Hettrich, K. Singer, F. Schmidt-Kaler ja UG Poschinger. "Kylmäloukussa olevien ionien nopean kuljetuksen hallinta". Phys. Rev. Lett. 109, 080501 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.109.080501

[14] R. Bowler, J. Gaebler, Y. Lin, TR Tan, D. Hanneke, JD Jost, JP Home, D. Leibfried ja DJ Wineland. "Koherentti diabaattinen ionikuljetus ja erottelu monivyöhykkeisessä ansassa". Phys. Rev. Lett. 109, 080502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.080502

[15] T. Ruster, C. Warschburger, H. Kaufmann, CT Schmiegelow, A. Walther, M. Hettrich, A. Pfister, V. Kaushal, F. Schmidt-Kaler ja UG Poschinger. "Nopean ionierotuksen kokeellinen toteutus segmentoiduissa Paul-ansoissa". Phys. Rev. A 90, 033410 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.033410

[16] H. Kaufmann, T. Ruster, CT Schmiegelow, F. Schmidt-Kaler ja UG Poschinger. "Nopean ionikiteiden halkeamisen dynamiikka ja ohjaus segmentoiduissa Paul-ansoissa". New Journal of Physics 16, 073012 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​7/​073012

[17] H. Kaufmann, T. Ruster, CT Schmiegelow, MA Luda, V. Kaushal, J. Schulz, D. von Lindenfels, F. Schmidt-Kaler ja UG Poschinger. "Nopea ioninvaihto kvanttitietojen käsittelyyn". Phys. Rev. A 95, 052319 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.95.052319

[18] D. Maslov, SM Falconer ja M. Mosca. "Kvanttipiirin sijoitus". 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. "Lopullinen antlr 4 -viite". Pragmaattinen kirjahylly. (2013). 2. painos.

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

[21] AW Cross, LS Bishop, JA Smolin ja JM Gambetta. "Avoin kvanttikokoonpanokieli" (2017).

[22] A. Kelly. "OPENQASM 2.0 kielioppi" (2018).

[23] MA Nielsen ja IL Chuang. "Kvanttilaskenta ja kvanttitiedot: 10-vuotisjuhlapainos". Cambridge University Press. (2011). 10. painos.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[24] D. Coppersmith. "Likimääräinen Fourier-muunnos, joka on hyödyllinen kvanttifaktorituksessa". Tekninen raportti. IBM:n tutkimusosasto (2002).
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.QUANT-PH/​0201067

[25] A. Shafaei, M. Saeedi ja M. Pedram. "Kvanttipiirien optimointi vuorovaikutusetäisyyksiä varten lineaarisissa lähin naapuriarkkitehtuureissa". Vuonna 2013 50. ACM/​EDAC/​IEEE Design Automation Conference (DAC). Sivut 1-6. (2013).
https: / / doi.org/ 10.1145 / +2463209.2488785

Viitattu

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

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2023-11-10 02:50:52). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

On Crossrefin siteerattu palvelu tietoja teosten viittaamisesta ei löytynyt (viimeinen yritys 2023-11-10 02:50:50).

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal