論文の概要: An Optical Interconnect for Modular Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.09299v2
• Date: Sat, 14 Dec 2024 06:22:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-17 10:33:02.615904
• Title: An Optical Interconnect for Modular Quantum Computers
• Title（参考訳）: モジュール量子コンピュータのための光インターコネクション
• Authors: Daisuke Sakuma, Amin Taherkhani, Tomoki Tsuno, Toshihiko Sasaki, Hikaru Shimizu, Kentaro Teramoto, Andrew Todd, Yosuke Ueno, Michal Hajdušek, Rikizo Ikuta, Rodney Van Meter, Shota Nagayama,
• Abstract要約: 量子コンピュータのスケールアップには 光学的相互接続が必要です グループスイッチが計算終端ノードから出力される光子をルーティングする多群構造を提案する。 試作3ノードスイッチング配線を実装し,少なくとも0.6の忠実度を持つ2ホップ絡みを発生させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.44624755182670844
• License:
• Abstract: Much like classical supercomputers, scaling up quantum computers requires an optical interconnect. However, signal attenuation leads to irreversible qubit loss, making quantum interconnect design guidelines and metrics different from conventional computing. Inspired by the classical Dragonfly topology, we propose a multi-group structure where the group switch routes photons emitted by computational end nodes to the group's shared pool of Bell state analyzers (which conduct the entanglement swapping that creates end-to-end entanglement) or across a low-diameter path to another group. We present a full-stack analysis of system performance, a combination of distributed and centralized protocols, and a resource scheduler that plans qubit placement and communications for large-scale, fault-tolerant systems. We implement a prototype three-node switched interconnect and create two-hop entanglement with fidelities of at least 0.6. Our design emphasizes reducing network hops and optical components to simplify system stabilization while flexibly adjusting optical path lengths. Based on evaluated loss and infidelity budgets, we find that moderate-radix switches enable systems meeting expected near-term needs, and large systems are feasible. Our design is expected to be effective for a variety of quantum computing technologies, including ion traps and superconducting qubits with appropriate wavelength transduction.
• Abstract（参考訳）: 古典的なスーパーコンピュータと同様に、量子コンピュータのスケールアップには光学的相互接続が必要である。 しかし、信号減衰は可逆的な量子ビット損失をもたらし、量子相互接続設計ガイドラインやメトリクスを従来の計算と異なるものにする。 従来のDragonflyトポロジに着想を得て,計算終端ノードが発する光子をBell状態解析器の共有プールにルーティングする多群構造を提案する。 本稿では,システム性能のフルスタック解析,分散および集中型プロトコルの組み合わせ,および大規模耐故障システムのためのキュービット配置と通信を計画するリソーススケジューラを提案する。 試作3ノードスイッチング配線を実装し,少なくとも0.6の忠実度を持つ2ホップ絡みを発生させる。 本設計では,光路長を柔軟に調整しつつ,システム安定化を容易にするために,ネットワークホップと光学部品の低減が重視されている。 評価された損失と不確実性の予算に基づいて、中級のスイッチは、期待される短期的ニーズを満たすシステムを可能にし、大規模システムは実現可能であることを発見した。 我々の設計は、イオントラップや超伝導量子ビットなど、様々な量子コンピューティング技術に有効であることが期待されている。

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