Avtomatizirano generiranje preklopnih zaporedij za kvantni računalnik z linearno segmentirano ionsko pastjo

Avtomatizirano generiranje preklopnih zaporedij za kvantni računalnik z linearno segmentirano ionsko pastjo

Časovni žig: 8. november 2023 7:55
Automated Generation of Shuttling Sequences for a Linear Segmented Ion Trap Quantum Computer PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

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

1QUANTUM, Inštitut za fiziko, Univerza Johannes Gutenberg, Staudingerweg 7, 55128 Mainz, Nemčija
2Institut Quantique in Département de génie électrique et de génie informatique, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1K 2R1, Kanada

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

Obetaven pristop za povečevanje kvantnih računalniških platform z ujetimi ioni je shranjevanje več nizov kubitov z ujetimi ioni ('ionski kristali') v segmentirane pasti mikročipov in njihovo medsebojno povezovanje s fizičnim premikanjem ionov ('premenjanje'). Že za realizacijo kvantnih vezij z zmerno kompleksnostjo načrtovanje ustreznih dodelitev kubitov in razporedov premikanja zahteva avtomatizacijo. Tukaj opisujemo in testiramo algoritme, ki obravnavajo točno te naloge. Opisujemo algoritem za popolnoma avtomatizirano generiranje razporedov premikanja, ki je v skladu z omejitvami, ki jih nalaga dana struktura pasti. Poleg tega uvajamo različne metode za začetno dodelitev kubitov in jih primerjamo za naključno vezje (do 20 kubitov) in vezja, podobna kvantni Fourierjevi transformaciji, ter posplošena Toffolijeva vrata do 40 kubitov. Ugotavljamo, da lahko za kvantna vezja, ki vsebujejo fiksno strukturo, napredni algoritmi za dodelitev zmanjšajo stroške premikanja.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] J. Preskill. "Kvantno računalništvo v dobi NISQ in pozneje". 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 in C. Monroe. "Operacije vzporednega zapletanja na univerzalnem kvantnem računalniku z ionsko pastjo". Narava 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 in R. Blatt. “Kvantni informacijski procesor z ujetimi ioni”. New Journal of Physics 15, 123012 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​12/​123012

[4] D. Kielpinski, C. Monroe in DJ Wineland. "Arhitektura za obsežni kvantni računalnik z ionsko pastjo". 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 in U. Poschinger. "Kvantna obdelava informacij z ujetimi ioni na osnovi premikov". 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 in B. Neyenhuis. "Demonstracija kvantne računalniške arhitekture CCD z ujetimi ioni". Narava 592, 209–213 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-021-03318-4

[7] J. Hilder, D. Pijn, O. Oniščenko, A. Stahl, M. Orth, B. Lekitsch, A. Rodriguez-Blanco, M. Müller, F. Schmidt-Kaler in UG Poschinger. "Odčitavanje paritete, odporno na napake, na kvantnem računalniku z ujetimi ioni, ki temelji na premikanju". 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 in A. Brinkmann. »Prevajalnik kvantnega vezja za kvantni računalnik z ujetimi ioni na osnovi premikanja« (2022).

[9] Tobias Schmale, Bence Temesi, Alakesh Baishya, Nicolas Pulido-Mateo, Ludwig Krinner, Timko Dubielzig, Christian Ospelkaus, Hendrik Weimer in Daniel Borcherding. “Faze zalednega prevajalnika za kvantne računalnike z ujetimi ioni”. Leta 2022 na mednarodni konferenci IEEE o kvantni programski opremi (QSW). Strani 32–37. (2022).
https://​/​doi.org/​10.1109/​QSW55613.2022.00020

[10] M. Webber, S. Herbert, S. Weidt in WK Hensinger. "Učinkovito usmerjanje kubitov za globalno povezan kvantni računalnik z ujetimi ioni". Napredne kvantne tehnologije 3, 2000027 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000027

[11] Abdullah Ash Saki, Rasit Onur Topaloglu in Swaroop Ghosh. »Muzzle the shuttle: Učinkovita kompilacija za kvantne računalnike z ujetimi ioni z več pastmi«. Leta 2022 na konferenci in razstavi Design, Automation & Test in Europe (DATUM). Strani 322–327. (2022).
https: / / doi.org/ 10.23919 / DATE54114.2022.9774619

[12] Xin-Chuan Wu, Dripto M. Debroy, Yongshan Ding, Jonathan M. Baker, Jurij Aleksejev, Kenneth R. Brown in Frederic T. Chong. »Nagib: Doseganje višje zvestobe na kvantni računalniški arhitekturi linearnega traku z ujetimi ioni«. Leta 2021 na mednarodnem simpoziju IEEE o visokozmogljivi računalniški arhitekturi (HPCA). Strani 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 in UG Poschinger. "Nadzor hitrega transporta hladno ujetih ionov". 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 in DJ Wineland. "Koherentni diabatski ionski transport in ločevanje v nizu večconskih pasti". 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 in UG Poschinger. “Eksperimentalna izvedba hitrega ionskega ločevanja v segmentiranih Paulovih pasteh”. Phys. Rev. A 90, 033410 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.033410

[16] H. Kaufmann, T. Ruster, CT Schmiegelow, F. Schmidt-Kaler in UG Poschinger. “Dinamika in nadzor hitre cepitve ionskih kristalov v segmentiranih Paulovih pasteh”. 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 in UG Poschinger. "Hitra zamenjava ionov za obdelavo kvantnih informacij". Phys. Rev. A 95, 052319 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.95.052319

[18] D. Maslov, SM Falconer in M. Mosca. "Postavitev kvantnega vezja". 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. “Dokončna referenca antlr 4”. Pragmatična knjižna polica. (2013). 2. izdaja.

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

[21] AW Cross, LS Bishop, JA Smolin in JM Gambetta. "Odprti kvantni zbirni jezik" (2017).

[22] A. Kelly. »Slovnica OPENQASM 2.0« (2018).

[23] MA Nielsen in IL Chuang. “Kvantno računanje in kvantne informacije: izdaja ob 10. obletnici”. Cambridge University Press. (2011). 10. izdaja.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[24] D. Koper. "Približna Fourierjeva transformacija, uporabna pri kvantnem faktoriziranju". Tehnično poročilo. IBM Research Division (2002).
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.QUANT-PH/​0201067

[25] A. Shafaei, M. Saeedi in M. Pedram. "Optimizacija kvantnih vezij za interakcijsko razdaljo v linearnih arhitekturah najbližjega soseda". Leta 2013 50. konferenca ACM/​EDAC/​IEEE Design Automation Conference (DAC). Strani 1–6. (2013).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2463209.2488785

Navedel

[1] Fabian Kreppel, Christian Melzer, Diego Olvera Millán, Janis Wagner, Janine Hilder, Ulrich Poschinger, Ferdinand Schmidt-Kaler in André Brinkmann, »Kvantni prevajalnik vezij za kvantni računalnik z ujetimi ioni na osnovi preklopa«, arXiv: 2207.01964, (2022).

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2023-11-10 02:50:52). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.

On Crossref je navedel storitev ni bilo najdenih podatkov o navajanju del (zadnji poskus 2023-11-10 02:50:50).

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal