論文の概要: Distributed Architecture for FPGA-based Superconducting Qubit Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.15260v1
- Date: Tue, 23 Apr 2024 17:47:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-24 12:53:16.021317
- Title: Distributed Architecture for FPGA-based Superconducting Qubit Control
- Title（参考訳）: FPGAを用いた超電導量子ビット制御のための分散アーキテクチャ
- Authors: Neelay Fruitwala, Gang Huang, Yilun Xu, Abhi Rajagopala, Akel Hashim, Ravi K. Naik, Kasra Nowrouzi, David I. Santiago, Irfan Siddiqi,
- Abstract要約: 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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.804530685405802
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum circuits utilizing real time feedback techniques (such as active reset and mid-circuit measurement) are a powerful tool for NISQ-era quantum computing. Such techniques are crucial for implementing error correction protocols, and can reduce the resource requirements of certain quantum algorithms. Realizing these capabilities requires flexible, low-latency classical control. We have developed a custom FPGA-based processor architecture for QubiC, an open source platform for superconducting qubit control. Our architecture is distributed in nature, and consists of a bank of lightweight cores, each configured to control a small (1-3) number of signal generator channels. Each core is capable of executing parameterized control and readout pulses, as well as performing arbitrary control flow based on mid-circuit measurement results. We have also developed a modular compiler stack and domain-specific intermediate representation for programming the processor. Our representation allows users to specify circuits using both gate and pulse-level abstractions, and includes high-level control flow constructs (e.g. if-else blocks and loops). The compiler stack is designed to integrate with quantum software tools and programming languages, such as TrueQ, pyGSTi, and OpenQASM3. In this work, we will detail the design of both the processor and compiler stack, and demonstrate its capabilities with a quantum state teleportation experiment using transmon qubits at the LBNL Advanced Quantum Testbed.
- Abstract（参考訳）: リアルタイムフィードバック技術(能動リセットや中回路計測など)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。
このような手法は誤り訂正プロトコルの実装に不可欠であり、特定の量子アルゴリズムのリソース要求を減らすことができる。
これらの機能を実現するには、フレキシブルで低レイテンシな古典的な制御が必要です。
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。
我々のアーキテクチャは本質的に分散しており、それぞれ1-3個の信号発生チャネルを制御できるように構成された軽量コアのバンクで構成されています。
各コアはパラメータ化制御とリードアウトパルスを実行でき、中間回路計測結果に基づいて任意の制御フローを実行することができる。
また、モジュール型コンパイラスタックと、プロセッサをプログラミングするためのドメイン固有の中間表現も開発した。
我々の表現では、ゲートレベルとパルスレベルの両方の抽象化を使って回路を指定でき、高レベルの制御フロー構造(例えば、if-elseブロックとループ)を含んでいる。
コンパイラスタックは、TrueQ、pyGSTi、OpenQASM3などの量子ソフトウェアツールとプログラミング言語を統合するように設計されている。
本稿では,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,LBNL Advanced Quantum Testbedにおけるトランスモン量子ビットを用いた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。
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