論文の概要: Multicore Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.08861v3
• Date: Sat, 5 Nov 2022 18:40:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 06:06:08.684747
• Title: Multicore Quantum Computing
• Title（参考訳）: マルチコア量子コンピューティング
• Authors: Hamza Jnane, Brennan Undseth, Zhenyu Cai, Simon C Benjamin, B\'alint Koczor
• Abstract要約: 解析および数値モデリングによる相互接続型マルチコアアーキテクチャについて検討する。 我々は、シャットリングとマイクロ波ベースのインターリンクをモデル化し、達成可能な忠実度を推定し、コア内操作に顕著に劣る値を求める。 NISQ時代以降のデバイスを用いて、量子優位性の可能性を評価する。
• 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: Any architecture for practical quantum computing must be scalable. An attractive approach is to create multiple cores, computing regions of fixed size that are well-spaced but interlinked with communication channels. This exploded architecture can relax the demands associated with a single monolithic device: the complexity of control, cooling and power infrastructure as well as the difficulties of cross-talk suppression and near-perfect component yield. Here we explore interlinked multicore architectures through analytic and numerical modelling. While elements of our analysis are relevant to diverse platforms, our focus is on semiconductor electron spin systems in which numerous cores may exist on a single chip. We model shuttling and microwave-based interlinks and estimate the achievable fidelities, finding values that are encouraging but markedly inferior to intra-core operations. We therefore introduce optimsed entanglement purification to enable high-fidelity communication, finding that $99.5\%$ is a very realistic goal. We then assess the prospects for quantum advantage using such devices in the NISQ-era and beyond: we simulate recently proposed exponentially-powerful error mitigation schemes in the multicore environment and conclude that these techniques impressively suppress imperfections in both the inter- and intra-core operations.
• Abstract（参考訳）: 実用的な量子コンピューティングのアーキテクチャはスケーラブルでなければならない。 魅力的なアプローチは、複数のコア、固定サイズのコンピューティング領域を作成することである。 この爆発したアーキテクチャは、制御、冷却、電力インフラの複雑さと、クロストーク抑制とほぼ完全なコンポーネントの収量という、単一のモノリシックデバイスに関する要求を緩和することができる。 本稿では,解析および数値モデリングによる相互接続型マルチコアアーキテクチャについて検討する。 分析の要素は多様なプラットフォームに関係しているが,単一チップ上に多数のコアが存在する半導体電子スピン系に焦点をあてている。 我々は、シャットリングとマイクロ波ベースのインターリンクをモデル化し、達成可能な忠実度を推定し、コア内操作に顕著に劣る値を求める。 そこで我々は,99.5\%$が極めて現実的な目標であることを示すために,高忠実性通信を実現するために最適化された絡み合い浄化を導入する。 我々は、最近提案された指数関数的に強力な誤り緩和スキームをマルチコア環境でシミュレートし、これらの手法がコア間操作とイントラコア操作の両方における不完全さを著しく抑制していると結論づけた。

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