論文の概要: Scaling Superconducting Quantum Computers with Chiplet Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.10921v1
• Date: Wed, 19 Oct 2022 22:56:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-22 01:28:50.053482
• Title: Scaling Superconducting Quantum Computers with Chiplet Architectures
• Title（参考訳）: チップレットアーキテクチャによる超伝導量子コンピュータのスケーリング
• Authors: Kaitlin N. Smith, Gokul Subramanian Ravi, Jonathan M. Baker, Frederic T. Chong
• Abstract要約: 固定周波数トランスモン量子コンピュータ(QC)は、コヒーレンス時間、アドレス可能性、ゲート忠実度が進歩している。 QCは、オンチップキュービットの数、処理能力の上限、フォールトトレランスの進行速度の低下によって制限される。 我々は、量子マルチチップモジュールに量子チップレットを統合することにより、より小さなQCに関連する高収率を活用することを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.8041390724795585
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fixed-frequency transmon quantum computers (QCs) have advanced in coherence times, addressability, and gate fidelities. Unfortunately, these devices are restricted by the number of on-chip qubits, capping processing power and slowing progress toward fault-tolerance. Although emerging transmon devices feature over 100 qubits, building QCs large enough for meaningful demonstrations of quantum advantage requires overcoming many design challenges. For example, today's transmon qubits suffer from significant variation due to limited precision in fabrication. As a result, barring significant improvements in current fabrication techniques, scaling QCs by building ever larger individual chips with more qubits is hampered by device variation. Severe device variation that degrades QC performance is referred to as a defect. Here, we focus on a specific defect known as a frequency collision. When transmon frequencies collide, their difference falls within a range that limits two-qubit gate fidelity. Frequency collisions occur with greater probability on larger QCs, causing collision-free yields to decline as the number of on-chip qubits increases. As a solution, we propose exploiting the higher yields associated with smaller QCs by integrating quantum chiplets within quantum multi-chip modules (MCMs). Yield, gate performance, and application-based analysis show the feasibility of QC scaling through modularity.
• Abstract（参考訳）: 固定周波数トランスモン量子コンピュータ(QC)は、コヒーレンス時間、アドレス可能性、ゲート忠実度が進歩している。 残念ながら、これらのデバイスはオンチップのキュービット数、キャッピング処理能力、フォールトトレランスへの進捗速度によって制限されている。 新たなトランスモンデバイスは100量子ビットを超えるが、量子アドバンテージの有意義なデモに十分な大きさのqcを構築するには、多くの設計上の課題を克服する必要がある。 例えば、今日のトランペットキュービットは製造精度が限られているため、大きな変化を経験している。 その結果、現在の製造技術が大幅に改善され、より多くのキュービットを持つより大きな個別チップを構築することで、QCのスケーリングが困難になる。 QC性能を低下させる重大なデバイス変動を欠陥と呼ぶ。 ここでは、周波数衝突と呼ばれる特定の欠陥に焦点を当てる。 トランモン周波数が衝突すると、その差は2量子ゲートの忠実度を制限する範囲に収まる。 周波数衝突は、より大きなqcでより大きな確率で起こり、オンチップの量子ビット数が増えるにつれて、衝突のない利得が減少する。 本稿では,量子マルチチップモジュール(mcms)に量子チップレットを統合することで,より小さなqcsに関連する高収率の活用を提案する。 収率,ゲート性能,アプリケーションに基づく分析は,モジュール性によるQCスケーリングの実現可能性を示している。

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