論文の概要: Shuttling for Scalable Trapped-Ion Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.14065v2
- Date: Tue, 01 Oct 2024 15:30:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-02 16:32:25.356546
- Title: Shuttling for Scalable Trapped-Ion Quantum Computers
- Title（参考訳）: スケーラブルな1オン量子コンピュータのシャットリング
- Authors: Daniel Schoenberger, Stefan Hillmich, Matthias Brandl, Robert Wille,
- Abstract要約: トラップイオン量子コンピュータの効率的なシャットリングスケジュールを提案する。
提案手法は、最小限の時間ステップでシャットリングスケジュールを生成する。
提案されたアプローチの実装は、オープンソースのミュンヘン量子ツールキットの一部として公開されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8956730787977083
- License:
- Abstract: Trapped-ion quantum computers exhibit promising potential to provide platforms for high-quality qubits and reliable quantum computation. The Quantum Charge Coupled Device (QCCD) architecture is a leading example that offers a modular solution to enable the realization of scalable quantum computers, paving the way for practical quantum algorithms with large qubit numbers. Within these devices, ions can be shuttled (moved) throughout the trap and through different dedicated zones, e.g., a memory zone for storage and a processing zone for the actual computation. However, due to decoherence of the ions' quantum states, the qubits lose their quantum information over time. Thus, the required time steps of shuttling operations should be minimized. In this work, we propose a heuristic approach to determining an efficient shuttling schedule, which orchestrates the movement operations within the device. Given a quantum algorithm and a device architecture, the proposed approach produces shuttling schedules with a close-to-minimal amount of time steps for small-size QCCD architectures. For large scale QCCD devices, empirical evaluations show promising results with respect to quality of the solution as well as performance. An implementation of the proposed approach is publicly available as part of the open-source Munich Quantum Toolkit (MQT) at https://github.com/cda-tum/mqt-ion-shuttler.
- Abstract（参考訳）: トラップイオン量子コンピュータは、高品質な量子ビットと信頼性のある量子計算のためのプラットフォームを提供する有望な可能性を示している。
量子電荷結合デバイス(Quantum Charge Coupled Device, QCCD)アーキテクチャは、スケーラブルな量子コンピュータの実現を可能にするモジュラーソリューションを提供する主要な例である。
これらのデバイス内では、イオンはトラップ全体と異なる専用ゾーン、例えばストレージ用のメモリゾーン、実際の計算のための処理ゾーンを通して(移動)することができる。
しかし、イオンの量子状態のデコヒーレンスにより、量子ビットは時間とともに量子情報を失う。
したがって、操作をシャットダウンするために必要な時間ステップを最小化する必要がある。
本研究では,効率的なシャットリングスケジュールを決定するためのヒューリスティックな手法を提案する。
量子アルゴリズムとデバイスアーキテクチャが与えられた場合、提案手法は、小型QCCDアーキテクチャのための最小限の時間ステップでシャットリングスケジュールを生成する。
大規模QCCDデバイスでは,ソリューションの品質と性能に関して,実証的な評価が有望な結果を示す。
提案されたアプローチの実装は、https://github.com/cda-tum/mqt-ion-shuttler.com(リンク)でオープンソースMunge Quantum Toolkit(MQT)の一部として公開されている。
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