論文の概要: Accelerating the assembly of defect-free atomic arrays with maximum parallelisms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.10364v2
• Date: Fri, 12 May 2023 18:31:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-17 00:34:52.432063
• Title: Accelerating the assembly of defect-free atomic arrays with maximum parallelisms
• Title（参考訳）: 最大並列性による欠陥のない原子配列の組み立ての高速化
• Authors: Shuai Wang, Wenjun Zhang, Tao Zhang, Shuyao Mei, Yuqing Wang, Jiazhong Hu, Wenlan Chen
• Abstract要約: 欠陥のない原子配列は、量子シミュレーションや量子計算のためのスケーラブルで完全に制御可能なプラットフォームとして実証されている。 本研究では、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)をベースとして、2次元欠陥のない原子配列を高速に組み立てる統合計測・フィードバックシステムの設計を行う。 対象とする異なる測地に対する総合的な性能を示し、再配置時間を大幅に短縮し、欠陥のない原子配列システムを数千量子ビットにスケールアップする可能性を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.079283601909435
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Defect-free atomic arrays have been demonstrated as a scalable and fully-controllable platform for quantum simulations and quantum computations. To push the qubit size limit of this platform further, we design an integrated measurement and feedback system, based on field programmable gate array (FPGA), to quickly assemble two-dimensional defect-free atomic array using maximum parallelisms. The total time cost of the rearrangement is first reduced by processing atom detection, atomic occupation analysis, rearrangement strategy formulation, and acousto-optic deflectors (AOD) driving signal generation in parallel in time. Then, by simultaneously moving multiple atoms in the same row (column), we save rearrangement time by parallelism in space. To best utilize these parallelisms, we propose a new algorithm named Tetris algorithm to reassemble atoms to arbitrary target array geometry from two-dimensional stochastically loaded atomic arrays. For an $L \times L$ target array geometry, the number of moves scales as $L$, and the total rearrangement time scales at most as $L^2$. We present the overall performance for different target geometries, and demonstrate a significant reduction in rearrangement time and the potential to scale up defect-free atomic array system to thousands of qubits.
• Abstract（参考訳）: 欠陥のない原子配列は、量子シミュレーションと量子計算のためのスケーラブルで完全に制御可能なプラットフォームとして実証されている。 このプラットフォームの量子ビットサイズ制限をさらに押し上げるために,フィールドプログラマブルゲートアレイ(fpga)に基づく統合計測フィードバックシステムを設計し,最大並列性を用いて2次元の欠陥のない原子アレイを迅速に組み立てる。 まず、アトム検出処理、原子占有分析、再配置戦略定式化、aod駆動信号生成を並行して行うことで、再配置の総時間コストを低減させる。 そして、同じ列(カラム)に複数の原子を同時に移動させることで、空間の並列性による再配置時間を節約できる。 これらの並列性を最大限に活用するために,2次元の確率的に読み込まれた原子配列から任意のターゲット配列形状に原子を再構成するtetrisアルゴリズムを提案する。 目標配列幾何学の$L \times L$の場合、移動の数は$L$となり、全体の再配置時間は$L^2$となる。 我々は,異なるターゲットジオメトリの全体的な性能を示し,再配置時間と欠陥のないアトミックアレイシステムを数千キュービットにスケールアップする可能性を示す。

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