論文の概要: Distributed Quantum Computing across an Optical Network Link
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.00835v1
- Date: Sun, 30 Jun 2024 21:32:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-04 01:27:27.968637
- Title: Distributed Quantum Computing across an Optical Network Link
- Title（参考訳）: 光ネットワークリンクを用いた分散量子コンピューティング
- Authors: D. Main, P. Drmota, D. P. Nadlinger, E. M. Ainley, A. Agrawal, B. C. Nichol, R. Srinivas, G. Araneda, D. M. Lucas,
- Abstract要約: 2つの光学的相互接続型イオンモジュール間の量子計算の分布を実験的に実証した。
我々は2つの回路量子ビット間で制御Zゲートを決定論的にテレポートし、86%の忠実性を達成した。
様々なシステムで光子をインターフェースできるため、この技術は閉じ込められたイオン量子コンピュータを超えて拡張される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Distributed quantum computing (DQC) combines the computing power of multiple networked quantum processing modules, enabling the execution of large quantum circuits without compromising on performance and connectivity. Photonic networks are well-suited as a versatile and reconfigurable interconnect layer for DQC; remote entanglement shared between matter qubits across the network enables all-to-all logical connectivity via quantum gate teleportation (QGT). For a scalable DQC architecture, the QGT implementation must be deterministic and repeatable; until now, there has been no demonstration satisfying these requirements. We experimentally demonstrate the distribution of quantum computations between two photonically interconnected trapped-ion modules. The modules are separated by $\sim$ 2 m, and each contains dedicated network and circuit qubits. By using heralded remote entanglement between the network qubits, we deterministically teleport a controlled-Z gate between two circuit qubits in separate modules, achieving 86% fidelity. We then execute Grover's search algorithm - the first implementation of a distributed quantum algorithm comprising multiple non-local two-qubit gates - and measure a 71% success rate. Furthermore, we implement distributed iSWAP and SWAP circuits, compiled with 2 and 3 instances of QGT, respectively, demonstrating the ability to distribute arbitrary two-qubit operations. As photons can be interfaced with a variety of systems, this technique has applications extending beyond trapped-ion quantum computers, providing a viable pathway towards large-scale quantum computing for a range of physical platforms.
- Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティング(DQC)は、複数のネットワーク量子処理モジュールの計算能力を組み合わせることで、パフォーマンスと接続性を損なうことなく大規模な量子回路の実行を可能にする。
フォトニックネットワークは、DQCのための汎用的で再構成可能な相互接続層として適しており、ネットワークをまたいだ物質量子ビット間で共有されるリモートの絡み合いにより、量子ゲートテレポーテーション(QGT)による全ての論理接続が可能となる。
スケーラブルなDQCアーキテクチャでは、QGTの実装は決定論的かつ繰り返し可能でなければならない。
本研究では,2つの光相互結合型イオンモジュール間の量子計算の分布を実験的に実証する。
モジュールは$\sim$ 2 mで分離され、それぞれ専用ネットワークと回路キュービットを含んでいる。
ネットワーク量子ビット間の有意なリモート絡み合いを用いることで、2つの回路量子ビット間で制御Zゲートを決定的にテレポートし、86%の忠実性を達成した。
次に、Groverの探索アルゴリズム(複数の非局所2ビットゲートからなる分散量子アルゴリズムの最初の実装)を実行し、成功率を71%測定する。
さらに、QGTの2インスタンスと3インスタンスでコンパイルされた分散iSWAPとSWAP回路を実装し、任意の2ビット演算を分散できることを実証した。
様々なシステムで光子をインターフェースできるため、この技術は閉じ込められたイオン量子コンピュータを超えて拡張され、様々な物理プラットフォームのための大規模量子コンピューティングへの有効な経路を提供する。
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