論文の概要: Superconducting qubits at the utility scale: the potential and limitations of modularity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.06015v2
- Date: Wed, 18 Jun 2025 16:57:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-19 19:35:51.330426
- Title: Superconducting qubits at the utility scale: the potential and limitations of modularity
- Title（参考訳）: 実用規模での超伝導量子ビット : モジュラリティの可能性と限界
- Authors: S. N. Saadatmand, Tyler L. Wilson, Mark J. Hodson, Mark Field, Simon J. Devitt, Madhav Krishnan Vijayan, Alan Robertson, Thinh P. Le, Jannis Ruh, Alexandru Paler, Arshpreet Singh Maan, Ioana Moflic, Athena Caesura, Josh Y. Mutus,
- Abstract要約: フォールトトレラント量子コンピュータ(FTQC)は、人類の大きな課題に対処する可能性がある。
本稿では,超伝導量子ビットに基づくFTQCのアーキテクチャモデルについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 29.454068658181466
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The development of fault-tolerant quantum computers (FTQCs) is receiving increasing attention within the quantum computing community. Like conventional digital computers, FTQCs, which utilize error correction and millions of physical qubits, have the potential to address some of humanity's grand challenges. However, accurate estimates of the tangible scale of future FTQCs, based on transparent assumptions, are uncommon. How many physical qubits are necessary to solve a practical problem intractable for classical hardware? What costs arise from distributing quantum computation across multiple machines? This paper presents an architectural model of a potential FTQC based on superconducting qubits, divided into discrete modules and interconnected via coherent links. We employ a resource estimation framework and software tool to assess the physical resources required to execute specific quantum algorithms compiled into their graph-state form and arranged onto a modular superconducting hardware architecture. Our tool can predict the size, power consumption, and execution time of these algorithms as they approach the utility scale based on explicit assumptions about the physical layout, thermal load, and modular connectivity of the system. Using this tool, we assess the total resources in the proposed modular architecture and highlight the impact of trade-offs, intermodule connectivity, latency, and space-time resource requirements.
- Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピュータ(FTQC)の開発は、量子コンピューティングコミュニティ内で注目を集めている。
従来のデジタルコンピュータと同様に、誤り訂正と数百万の物理量子ビットを利用するFTQCは、人類の大きな課題に対処する可能性がある。
しかし、透明な仮定に基づく将来のFTQCの具体的なスケールの正確な推定は珍しくない。
古典的ハードウェアにとって難解な現実的な問題を解くためには、物理量子ビットはいくつ必要か?
複数のマシンに量子計算を分散させることで、どのようなコストが発生するのか?
本稿では,超伝導量子ビットに基づくFTQCのアーキテクチャモデルについて述べる。
我々は,そのグラフ状態にコンパイルされた特定の量子アルゴリズムを実行し,モジュール型超伝導ハードウェアアーキテクチャ上に配置するために必要な物理リソースを評価するために,リソース推定フレームワークとソフトウェアツールを使用する。
本ツールでは, 物理配置, 熱負荷, モジュール接続性に関する明示的な仮定に基づいて, これらのアルゴリズムのサイズ, 消費電力, 実行時間を予測する。
このツールを用いて、提案したモジュールアーキテクチャの総リソースを評価し、トレードオフ、モジュール間接続、レイテンシ、時空リソース要求の影響を明らかにする。
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