論文の概要: Timing constraints imposed by classical digital control systems on
photonic implementations of measurement-based quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.04792v1
- Date: Fri, 10 Sep 2021 11:17:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-15 11:47:14.478877
- Title: Timing constraints imposed by classical digital control systems on
photonic implementations of measurement-based quantum computing
- Title（参考訳）: 古典的ディジタル制御システムによる計測ベース量子コンピューティングのフォトニック実装に関する時間制約
- Authors: John R. Scott and Krishna C. Balram
- Abstract要約: デジタルシステムは、離散可変フォトニックMBQCにおいて任意の1ビット回転と制御NOTゲートを実装する必要があった。
我々は,Xilinx FPGA (7シリーズ) の静的タイミング解析を用いて,適応的な計測処理を行うことができる速度の実際の上限を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Most of the architectural research on photonic implementations of
measurement-based quantum computing (MBQC) has focused on the quantum resources
involved in the problem with the implicit assumption that these will provide
the main constraints on system scaling. However, the `flying-qubit'
architecture of photonic MBQC requires specific timing constraints that need to
be met by the classical control system. This classical control includes, for
example: the amplification of the signals from single-photon detectors to
voltage levels compatible with digital systems; the implementation of a control
system which converts measurement outcomes into basis settings for measuring
subsequent cluster qubits, in accordance with the quantum algorithm being
implemented; and the digital-to-analog converter (DAC) and amplifier systems
required to set these measurement bases using a fast phase modulator. In this
paper, we analyze the digital system needed to implement arbitrary one-qubit
rotations and controlled-NOT (CNOT) gates in discrete-variable photonic MBQC,
in the presence of an ideal cluster state generator, with the main aim of
understanding the timing constraints imposed by the digital logic on the analog
system and quantum hardware. We use static timing analysis of a Xilinx FPGA (7
series) to provide a practical upper bound on the speed at which the adaptive
measurement processing can be performed, in turn constraining the photonic
clock rate of the system. Our work points to the importance of co-designing the
classical control system in tandem with the quantum system in order to meet the
challenging specifications of a photonic quantum computer.
- Abstract（参考訳）: 計測ベースの量子コンピューティング(MBQC)のフォトニック実装に関するアーキテクチャ研究の多くは、システムスケーリングに主要な制約を与えるという暗黙の仮定で、この問題に関わる量子リソースに焦点を当てている。
しかし、フォトニックMBQCの「フライングキュービット」アーキテクチャは、古典的な制御システムで満たさなければならない特定のタイミング制約を必要とする。
この古典的な制御は、例えば、単光子検出器からデジタルシステムと互換性のある電圧レベルへの信号の増幅、実装されている量子アルゴリズムに従って、測定結果をその後のクラスタ量子ビットを測定する基本設定に変換する制御システムの実装、これらの測定ベースを設定するのに必要なデジタル-アナログ変換器(dac)および増幅器システムを含む。
本稿では,デジタル論理がアナログシステムや量子ハードウェアに課すタイミング制約を理解することを目的として,離散可変フォトニックMBQCにおいて,任意の1量子ビット回転と制御NOTゲートを実装するために必要なディジタルシステムを,理想的なクラスタ状態発生器の存在下で解析する。
我々は,Xilinx FPGA (7シリーズ) の静的タイミング解析を用いて,適応的な測定処理を行うことができる速度の実際の上限を提供し,システムのフォトニッククロックレートを制約する。
本研究は,フォトニック量子コンピュータの難解な仕様を満たすために,量子システムと協調して古典制御系を設計することの重要性を指摘する。
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