論文の概要: A Classical Architecture For Digital Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.14304v1
- Date: Tue, 23 May 2023 17:44:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-24 13:45:32.324438
- Title: A Classical Architecture For Digital Quantum Computers
- Title（参考訳）: デジタル量子コンピュータのための古典的アーキテクチャ
- Authors: Fang Zhang, Xing Zhu, Rui Chao, Cupjin Huang, Linghang Kong, Guoyang
Chen, Dawei Ding, Haishan Feng, Yihuai Gao, Xiaotong Ni, Liwei Qiu, Zhe Wei,
Yueming Yang, Yang Zhao, Yaoyun Shi, Weifeng Zhang, Peng Zhou, Jianxin Chen
- Abstract要約: ボトルネックのスケーリング デジタル量子コンピュータの作成は、量子計算と古典的コンポーネントの両方の課題を引き起こす。
我々は,古典的なアーキテクチャを提示し,後者の課題の包括的リストに一度に対処し,それをエンドツーエンドシステムで完全に実装する。
我々のアーキテクチャは、大規模量子プロセッサのスケーラブルで高精度な制御を可能にし、量子ハードウェアの進化する要求に対応する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.99729700579818
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Scaling bottlenecks the making of digital quantum computers, posing
challenges from both the quantum and the classical components. We present a
classical architecture to cope with a comprehensive list of the latter
challenges {\em all at once}, and implement it fully in an end-to-end system by
integrating a multi-core RISC-V CPU with our in-house control electronics.
Our architecture enables scalable, high-precision control of large quantum
processors and accommodates evolving requirements of quantum hardware. A
central feature is a microarchitecture executing quantum operations in parallel
on arbitrary predefined qubit groups. Another key feature is a reconfigurable
quantum instruction set that supports easy qubit re-grouping and instructions
extensions.
As a demonstration, we implement the widely-studied surface code quantum
computing workflow, which is instructive for being demanding on both the
controllers and the integrated classical computation. Our design, for the first
time, reduces instruction issuing and transmission costs to constants, which do
not scale with the number of qubits, without adding any overheads in decoding
or dispatching.
Rather than relying on specialized hardware for syndrome decoding, our system
uses a dedicated multi-core CPU for both qubit control and classical
computation, including syndrome decoding. This simplifies the system design and
facilitates load-balancing between the quantum and classical components. We
implement recent proposals as decoding firmware on a RISC-V system-on-chip
(SoC) that parallelizes general inner decoders. By using our in-house
Union-Find and PyMatching 2 implementations, we can achieve unprecedented
decoding capabilities of up to distances 47 and 67 with the currently available
SoCs, under realistic and optimistic assumptions of physical error rate
$p=0.001 and p=0.0001, respectively, all in just 1 \textmu s.
- Abstract（参考訳）: スケーリングはデジタル量子コンピュータの作成をボトルネックにし、量子コンピュータと古典的コンポーネントの両方の課題を提起する。
本稿では,マルチコアRISC-V CPUを内部制御回路に統合することにより,従来のアーキテクチャで後者の課題の包括的リストに一度に対処し,エンドツーエンドシステムで完全に実装する。
我々のアーキテクチャは、大規模量子プロセッサのスケーラブルで高精度な制御を可能にし、量子ハードウェアの進化する要求に対応する。
中心となる特徴は、任意の事前定義された量子ビット群上で並列に量子演算を実行するマイクロアーキテクチャである。
もう一つの重要な特徴は、簡単に量子ビットの再グループ化と命令拡張をサポートする再構成可能な量子命令セットである。
実演として、我々は、コントローラと古典計算の統合の両方を要求されるように、広く研究されているサーフェスコード量子コンピューティングワークフローを実装した。
我々の設計は、初めて命令の発行と送信コストを定数に削減するが、これは、復号化やディスパッチのオーバーヘッドを追加することなく、キュービット数にスケールしない。
本システムは,シンドローム復号化のための専用ハードウェアに頼るのではなく,量子ビット制御と古典計算の両方に専用マルチコアCPUを使用する。
これはシステム設計を単純化し、量子部品と古典部品の負荷分散を容易にする。
我々は、一般的な内部デコーダを並列化するRISC-Vシステムオンチップ(SoC)上のファームウェアとして、最近の提案を実装している。
社内の Union-Find と PyMatching 2 実装を使用することで,物理誤差率 $p=0.001 と p=0.0001 の現実的および楽観的な仮定の下で,現在利用可能な SoC に対して 47 と 67 の先例のない復号化を実現することができる。
関連論文リスト
- Quantum Compiling with Reinforcement Learning on a Superconducting Processor [55.135709564322624]
超伝導プロセッサのための強化学習型量子コンパイラを開発した。
短絡の新規・ハードウェア対応回路の発見能力を示す。
本研究は,効率的な量子コンパイルのためのハードウェアによるソフトウェア設計を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-18T01:49:48Z) - Distributed Architecture for FPGA-based Superconducting Qubit Control [7.804530685405802]
リアルタイムフィードバック技術を利用した量子回路は、NISQ時代の量子コンピューティングの強力なツールである。
超伝導量子ビット制御のためのオープンソースプラットフォームであるQubiC用のFPGAベースのカスタムプロセッサアーキテクチャを開発した。
プロセッサスタックとコンパイラスタックの両方の設計について詳述し、量子状態テレポーテーション実験でその能力を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-23T17:47:31Z) - A Quantum-Classical Collaborative Training Architecture Based on Quantum
State Fidelity [50.387179833629254]
我々は,コ・テンク (co-TenQu) と呼ばれる古典量子アーキテクチャを導入する。
Co-TenQuは古典的なディープニューラルネットワークを41.72%まで向上させる。
他の量子ベースの手法よりも1.9倍も優れており、70.59%少ない量子ビットを使用しながら、同様の精度を達成している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-23T14:09:41Z) - Mixed-Dimensional Quantum Circuit Simulation with Decision Diagrams [3.814234334620511]
決定図(DD)に基づく混合次元システムを扱うクーディットシミュレータを提案する。
シミュレータは、100キューディット以上の特定のユースケースを1つの回路に含む、混合次元回路を効率的にシミュレートすることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-23T18:00:01Z) - Pipeline quantum processor architecture for silicon spin qubits [0.0]
ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスは、古典的なシステムに対して量子優位性を実現する。
我々は,すべての実行時制御をグローバルに適用する「キュービットパイプライン」を用いたNISQプロセッサアーキテクチャを提案する。
これは、階層化された物理構造の配列を通して量子状態の進行によって達成される。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-13T10:35:01Z) - Deep Quantum Error Correction [73.54643419792453]
量子誤り訂正符号(QECC)は、量子コンピューティングのポテンシャルを実現するための鍵となる要素である。
本研究では,新しいエンペンド・ツー・エンドの量子誤りデコーダを効率的に訓練する。
提案手法は,最先端の精度を実現することにより,QECCのニューラルデコーダのパワーを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-27T08:16:26Z) - The Basis of Design Tools for Quantum Computing: Arrays, Decision
Diagrams, Tensor Networks, and ZX-Calculus [55.58528469973086]
量子コンピュータは、古典的コンピュータが決して起こらない重要な問題を効率的に解決することを約束する。
完全に自動化された量子ソフトウェアスタックを開発する必要がある。
この研究は、今日のツールの"内部"の外観を提供し、量子回路のシミュレーション、コンパイル、検証などにおいてこれらの手段がどのように利用されるかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-10T19:00:00Z) - Quantum simulation with just-in-time compilation [0.0]
ジャスト・イン・タイム(JIT)コンパイル技術を用いて回路ベースの量子シミュレーションを行う。
QibojitはQibo量子コンピューティングフレームワークの新しいモジュールで、Pythonによるジャストインタイムコンパイルアプローチを使用している。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-16T18:00:00Z) - Extending C++ for Heterogeneous Quantum-Classical Computing [56.782064931823015]
qcorはC++とコンパイラの実装の言語拡張で、異種量子古典プログラミング、コンパイル、単一ソースコンテキストでの実行を可能にする。
我々の研究は、量子言語で高レベルな量子カーネル(関数)を表現できる、第一種C++コンパイラを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-08T12:49:07Z) - Electronic structure with direct diagonalization on a D-Wave quantum
annealer [62.997667081978825]
本研究は、D-Wave 2000Q量子アニール上の分子電子ハミルトニアン固有値-固有ベクトル問題を解くために、一般量子アニール固有解法(QAE)アルゴリズムを実装した。
そこで本研究では,D-Waveハードウェアを用いた各種分子系における基底および電子励起状態の取得について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-02T22:46:47Z) - Enhancing a Near-Term Quantum Accelerator's Instruction Set Architecture
for Materials Science Applications [0.050789261636931045]
数十から数百個のノイズ量子ビットを持つ量子コンピュータが現在開発中である。
これらの短期システムは、将来のフォールトトレラントな大規模量子コンピュータの非エラー訂正バージョンを単純にスケールダウンすることはできない。
我々は、短期的な量子コプロセッサを設計するために、アプリケーション・システム・キュービット協調設計手法を用いる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-06T22:44:49Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。