論文の概要: Low-latency control system for feedback experiments with optical tweezer arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06528v1
• Date: Wed, 09 Apr 2025 02:09:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-10 16:15:25.936418
• Title: Low-latency control system for feedback experiments with optical tweezer arrays
• Title（参考訳）: 光ツイーザアレイを用いたフィードバック実験のための低遅延制御系
• Authors: Amir H. Dadpour, Timur Khayrullin, Fouad Afiouni, Remy El Sabeh, Amer E. Mouawad, Izzat El Hajj, Alexandre Cooper,
• Abstract要約: 我々は,光ツイーザの配列中の原子や分子の配置に関するフィードバック制御実験を行う,モジュラーでオープンソースなシステムを提案し,特徴付けする。 このシステムは、マザーボードと周辺カードを備えたモジュール式で費用対効果の高いコンピュータアーキテクチャを備えている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.580114295180586
• License:
• Abstract: We present and characterize a modular, open-source system to perform feedback control experiments on configurations of atoms and molecules in arrays of optical tweezers. The system features a modular, cost-effective computer architecture with a motherboard and peripheral cards. It supports efficient data transfer to and from graphics processing units (GPUs) using Remote Direct Memory Access (RDMA), leveraging GPU efficiency in matrix multiplication and parallelism, while enabling direct data transfer between devices without involving the CPU. We first describe the architecture and workflow of the system, detailing its hardware components and software modules. We then evaluate the computational runtime for preparing defect-free chains and grids of atoms using efficient implementations of atom reconfiguration algorithms. Finally, we discuss timing bottlenecks and strategies to reduce latency. Beyond solving reconfiguration problems, the system can readily be used to implement adaptive and feedforward protocols, as well as digital quantum algorithms relying on particle displacement. Our results lay the groundwork for developing low-latency feedback control systems, benchmarking their performance, and advancing scalable quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 我々は,光ツイーザの配列中の原子や分子の配置に関するフィードバック制御実験を行う,モジュラーでオープンソースなシステムを提案し,特徴付けする。 このシステムは、マザーボードと周辺カードを備えたモジュール式で費用対効果の高いコンピュータアーキテクチャを備えている。 リモートダイレクトメモリアクセス(RDMA)を使用したグラフィックス処理ユニット(GPU)への効率的なデータ転送をサポートし、行列乗算と並列化においてGPU効率を活用するとともに、CPUを介さずにデバイス間で直接データ転送を可能にする。 まず、システムのアーキテクチャとワークフローを説明し、そのハードウェアコンポーネントとソフトウェアモジュールを詳述する。 そこで我々は,原子再構成アルゴリズムの効率的な実装を用いて,欠陥のない鎖と格子を作成するための計算ランタイムの評価を行った。 最後に、レイテンシ低減のためのタイミングボトルネックと戦略について議論する。 再構成問題の解決以外にも、このシステムは適応的およびフィードフォワードプロトコルや、粒子の変位に依存するデジタル量子アルゴリズムの実装にも容易に利用できる。 その結果、低レイテンシフィードバック制御システムの開発、パフォーマンスのベンチマーク、スケーラブルな量子ハードウェアの進歩の基礎を築いた。

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