論文の概要: Optimizing Multi-level Magic State Factories for Fault-Tolerant Quantum Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04270v2
• Date: Tue, 25 Mar 2025 23:12:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-27 20:07:56.421911
• Title: Optimizing Multi-level Magic State Factories for Fault-Tolerant Quantum Architectures
• Title（参考訳）: フォールトトレラント量子アーキテクチャのためのマルチレベルマジック状態係数の最適化
• Authors: Allyson Silva, Artur Scherer, Zak Webb, Abdullah Khalid, Bohdan Kulchytskyy, Mia Kramer, Kevin Nguyen, Xiangzhou Kong, Gebremedhin A. Dagnew, Yumeng Wang, Huy Anh Nguyen, Einar Gabbassov, Katiemarie Olfert, Pooya Ronagh,
• Abstract要約: 専用ゾーンをマルチレベルマジックステートファクトリと,効率的な論理演算のためのコアプロセッサとして考える。 物理量子資源推定は、少数の鍵パラメータを含む単純なモデルに還元されることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8453577061453568
• License:
• Abstract: We propose a novel technique for optimizing a modular fault-tolerant quantum computing architecture, taking into account any desired space-time trade-offs between the number of physical qubits and the fault-tolerant execution time of a quantum algorithm. We consider a concept architecture comprising a dedicated zone as a multi-level magic state factory and a core processor for efficient logical operations, forming a supply chain network for production and consumption of magic states. Using a heuristic algorithm, we solve the multi-objective optimization problem of minimizing space and time subject to a user-defined error budget for the success of the computation, taking the performance of various fault-tolerant protocols into account. As an application, we show that physical quantum resource estimation reduces to a simple model involving a small number of key parameters, namely, the circuit volume, the error prefactors ($\mu$) and error suppression rates ($\Lambda$) of the fault-tolerant protocols, the reaction time ($\gamma$), and an allowed slowdown factor ($\beta$).
• Abstract（参考訳）: 本稿では,物理量子ビット数と量子アルゴリズムのフォールトトレラント実行時間との間の所望の時空間トレードオフを考慮した,モジュール型フォールトトレラント量子コンピューティングアーキテクチャの最適化手法を提案する。 専用ゾーンをマルチレベルマジックステートファクトリと、効率的な論理演算のためのコアプロセッサとして、マジックステートの生産と消費のためのサプライチェーンネットワークを形成する概念アーキテクチャを考察する。 ヒューリスティックなアルゴリズムを用いて,ユーザ定義のエラー予算に基づく時間と空間を最小化する多目的最適化問題を解き,各種耐故障プロトコルの性能を考慮に入れた。 応用として、物理量子リソース推定は、回路体積、エラープリファクタ(\mu$)、フォールトトレラントプロトコルのエラー抑制率(\Lambda$)、反応時間(\gamma$)、許容スローダウン係数(\beta$)といった、少数のキーパラメータを含む単純なモデルに還元されることを示す。

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