論文の概要: Classical Half-Adder using Trapped-ion Quantum Bits: Towards Energy-efficient Computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.10470v2
• Date: Thu, 4 Apr 2024 06:51:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-05 21:01:43.225109
• Title: Classical Half-Adder using Trapped-ion Quantum Bits: Towards Energy-efficient Computation
• Title（参考訳）: トラップイオン量子ビットを用いた古典的半減算器:エネルギー効率の計算を目指して
• Authors: Sagar Silva Pratapsi, Patrick H. Huber, Patrick Barthel, Sougato Bose, Christof Wunderlich, Yasser Omar,
• Abstract要約: エネルギー効率のよい計算のための未来のパラダイムとして,可逆計算が提案されている。 量子技術上で動く古典論理ゲートの証明を提供する。 我々は論理ゲートを操作するのに必要なエネルギーを理論的にも実験的にも分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.43981305860983716
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Reversible computation has been proposed as a future paradigm for energy efficient computation, but so far few implementations have been realised in practice. Quantum circuits, running on quantum computers, are one construct known to be reversible. In this work, we provide a proof-of-principle of classical logical gates running on quantum technologies. In particular, we propose, and realise experimentally, Toffoli and Half-Adder circuits suitable for classical computation, using radiofrequency-controlled $^{171}$Yb$^+$ ions in a macroscopic linear Paul-trap as qubits. We analyse the energy required to operate the logic gates, both theoretically and experimentally, with a focus on the control energy. We identify bottlenecks and possible improvements in future platforms for energetically-efficient computation, e.g., trap chips with integrated antennas and cavity QED. Our experimentally verified energetic model also fills a gap in the literature of the energetics of quantum information, and outlines the path for its detailed study, as well as its potential applications to classical computing.
• Abstract（参考訳）: エネルギー効率の高い計算のための将来のパラダイムとして可逆計算が提案されているが、実際に実現されている実装はほとんどない。 量子コンピュータ上で動作する量子回路は、可逆性を持つことが知られている1つの構造である。 本研究では、量子技術上で動く古典論理ゲートの証明を提供する。 特に,無線周波数制御の$^{171}$Yb$^+$イオンを量子ビットとして用いて,古典計算に適したToffoli回路とHalf-Adder回路を実験的に提案し,実現した。 論理ゲートを操作するのに必要なエネルギーを、理論的にも実験的にも、制御エネルギーに焦点をあてて分析する。 アンテナとキャビティQEDを統合したトラップチップなど,エネルギー効率の高い計算のための将来のプラットフォームにおけるボトルネックと改善の可能性を明らかにする。 我々の実験的に検証されたエネルギーモデルもまた、量子情報のエネルギー学の文献のギャップを埋め、その詳細な研究の道筋と、その古典コンピューティングへの応用の可能性について概説する。

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