論文の概要: TILT: Achieving Higher Fidelity on a Trapped-Ion Linear-Tape Quantum Computing Architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.15876v3
• Date: Tue, 3 Nov 2020 21:24:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-27 00:28:39.417987
• Title: TILT: Achieving Higher Fidelity on a Trapped-Ion Linear-Tape Quantum Computing Architecture
• Title（参考訳）: TILT: トラッピングIonリニアテープ量子コンピューティングアーキテクチャ上での高忠実性の実現
• Authors: Xin-Chuan Wu, Dripto M. Debroy, Yongshan Ding, Jonathan M. Baker, Yuri Alexeev, Kenneth R. Brown, Frederic T. Chong
• Abstract要約: マルチレーザー制御「ヘッド」を備えた線形「チューリングマシン様」アーキテクチャであるTILTを導入する。 TILTはQCCD(Quantum Charge Coupled Device)と比較して通信を著しく削減できることがわかった。 シミュレーションの結果から,TILT は NISQ アプリケーションの範囲で QCCD よりも優れた性能が得られることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.572138243880896
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Trapped-ion qubits are a leading technology for practical quantum computing. In this work, we present an architectural analysis of a linear-tape architecture for trapped ions. In order to realize our study, we develop and evaluate mapping and scheduling algorithms for this architecture. In particular, we introduce TILT, a linear "Turing-machine-like" architecture with a multilaser control "head", where a linear chain of ions moves back and forth under the laser head. We find that TILT can substantially reduce communication as compared with comparable-sized Quantum Charge Coupled Device (QCCD) architectures. We also develop two important scheduling heuristics for TILT. The first heuristic reduces the number of swap operations by matching data traveling in opposite directions into an "opposing swap", and also avoids the maximum swap distance across the width of the head, as maximum swap distances make scheduling multiple swaps in one head position difficult. The second heuristic minimizes ion chain motion by scheduling the tape to the position with the maximal executable operations for every movement. We provide application performance results from our simulation, which suggest that TILT can outperform QCCD in a range of NISQ applications in terms of success rate (up to 4.35x and 1.95x on average). We also discuss using TILT as a building block to extend existing scalable trapped-ion quantum computing proposals.
• Abstract（参考訳）: トラップイオン量子ビットは、実用的な量子コンピューティングの主要な技術である。 本稿では,閉じ込められたイオンに対する線形テープアーキテクチャのアーキテクチャ解析を行う。 本研究を実現するため,本アーキテクチャのマッピングとスケジューリングアルゴリズムの開発と評価を行った。 特に,マルチレーザ制御の"ヘッド"を持つ線形"チューリングマシンライク"アーキテクチャであるTILTを導入し,レーザーヘッドの下を直線的なイオン鎖が前後に移動する。 TILTは、QCCD(Quantum Charge Coupled Device)アーキテクチャと比較して、通信を著しく削減できる。 TILTのための2つの重要なスケジューリングヒューリスティックも開発した。 第1のヒューリスティックは、反対方向に走行するデータを"オポシングスワップ"にマッチングすることでスワップ操作数を削減し、最大スワップ距離が1つのヘッド位置での複数のスワップスケジューリングを困難にするので、ヘッド幅の最大スワップ距離を回避する。 第2のヒューリスティックは、テープを各運動に対して最大実行可能な操作で位置にスケジューリングすることで、イオン鎖運動を最小化する。 シミュレーションの結果から,TILT は NISQ アプリケーションにおいて,成功率(平均 4.35 倍,平均 1.95 倍)で QCCD を上回り得ることが示唆された。 また、TILTをビルディングブロックとして使用して、既存のスケーラブルなトラップイオン量子コンピューティングの提案を拡張することについても論じる。

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