論文の概要: Looped Pipelines Enabling Effective 3D Qubit Lattices in a Strictly 2D Device

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.13123v3
• Date: Wed, 22 Jan 2025 14:08:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-23 13:29:31.083676
• Title: Looped Pipelines Enabling Effective 3D Qubit Lattices in a Strictly 2D Device
• Title（参考訳）: 厳密な2次元デバイスにおける有効3次元ビット格子のループパイプライン
• Authors: Zhenyu Cai, Adam Siegel, Simon Benjamin,
• Abstract要約: 厳密な2次元デバイスを動作させながら、3次元格子の利点の多くを得られるループパイプラインという概念を探索する。 この概念は、半導体スピン量子ビットやトラップイオン量子ビットのようなプラットフォームで確立された特徴である量子ビットシャットリングを利用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Many quantum computing platforms are based on a two-dimensional physical layout. Here we explore a concept called looped pipelines which permits one to obtain many of the advantages of a 3D lattice while operating a strictly 2D device. The concept leverages qubit shuttling, a well-established feature in platforms like semiconductor spin qubits and trapped-ion qubits. The looped pipeline architecture has similar hardware requirements to other shuttling approaches, but can process a stack of qubit arrays instead of just one. Even a stack of limited height is enabling for diverse schemes ranging from NISQ-era error mitigation through to fault-tolerant codes. For the former, protocols involving multiple states can be implemented with a space-time resource cost comparable to preparing one noisy copy. For the latter, one can realise a far broader variety of code structures; as an example we consider layered 2D codes within which transversal CNOTs are available. Under reasonable assumptions this approach can reduce the space-time cost of magic state distillation by two orders of magnitude. Numerical modelling using experimentally-motivated noise models verifies that the architecture provides this benefit without significant reduction to the code's threshold.
• Abstract（参考訳）: 多くの量子コンピューティングプラットフォームは2次元の物理レイアウトに基づいている。 ここでは、厳密な2Dデバイスを操作しながら、3D格子の利点を多く得ることができるループパイプラインという概念について検討する。 この概念は、半導体スピン量子ビットやトラップイオン量子ビットのようなプラットフォームで確立された特徴である量子ビットシャットリングを利用する。 ループパイプラインアーキテクチャは、他のシャットリングアプローチと同様のハードウェア要件を持つが、キュービット配列のスタックを1つだけではなく処理することができる。 制限された高さのスタックでさえ、NISQ時代のエラー軽減からフォールトトレラントコードまで、さまざまなスキームを可能にしている。 前者の場合、複数の状態を含むプロトコルは、1つのノイズの多いコピーを準備するのに匹敵する時空間リソースコストで実装できる。 例えば、私たちは、トランスバースCNOTが利用可能なレイヤ化された2Dコードを考えます。 合理的な仮定の下では、このアプローチはマジックステート蒸留の時空間コストを2桁削減することができる。 実験的に動機付けられたノイズモデルを用いた数値モデリングは、アーキテクチャがコードのしきい値を大幅に下げることなく、この利点を提供することを示す。

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