論文の概要: Scalable Quantum Computing with Optical Links
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.00542v1
- Date: Thu, 01 May 2025 14:09:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:55.323026
- Title: Scalable Quantum Computing with Optical Links
- Title（参考訳）: 光リンクを用いたスケーラブル量子コンピューティング
- Authors: M. J. Weaver, G. Arnold, H. Weaver, S. Gröblacher, R. Stockill,
- Abstract要約: 量子コンピュータは、古典的なコンピュータでは難解な問題を解く大きな可能性を秘めている。
量子プロセッサは、従来のコンピュータより優れたアプリケーションを実行するために必要なスケールに達していない。
超伝導量子ビットベースのプロセッサのような主要なハードウェアプラットフォームは、その低温環境の物理的制約によってすぐにボトルネックとなる。
- 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: Quantum computers have great potential to solve problems which are intractable on classical computers. However, quantum processors have not yet reached the required scale to run applications which outperform traditional computers. Leading hardware platforms, such as superconducting qubit based processors, will soon become bottlenecked by the physical constraints of their low temperature environments, and the expansion of quantum computers will necessitate quantum links between multiple processor modules. Optical frequencies offer the most promising path for these links due to their resilience to noise even at ambient temperature and the maturity of classical optical networks. However, required microwave-to-optics transducers cannot operate deterministically yet, which has widely been seen as a key challenge for their integration into fault-tolerant quantum computers. In this work, we examine implementations of optical links between cryogenic units that surpass the performance of individual cryogenic modules even with the performance of existing or near-term microwave-to-optics transducers. We show methods for these transducers to provide on-demand entanglement between separated quantum processors with high fidelity and lay out key steps for adoption of the technology including scaling transducer numbers and integration with other hardware. Finally, we discuss a number of architectures comprised of these links which can drive the expansion of quantum data centers to utility scale.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、古典的なコンピュータでは難解な問題を解く大きな可能性を秘めている。
しかし、量子プロセッサは従来のコンピュータより優れているアプリケーションを実行するために必要な規模に達していない。
超伝導量子ビットベースのプロセッサのような主要なハードウェアプラットフォームは、その低温環境の物理的制約によってすぐにボトルネックになり、量子コンピュータの拡張は複数のプロセッサモジュール間の量子リンクを必要とします。
光周波数は、周囲の温度でもノイズに耐性があり、古典的な光ネットワークの成熟度が高いため、これらのリンクに最も有望な経路を提供する。
しかし、必要なマイクロ波-光変換器はまだ決定論的に動作できないため、フォールトトレラントな量子コンピュータへの統合の鍵となる課題として広く見なされている。
本研究は,マイクロ波-光伝送器の性能において,個々の低温モジュールの性能を上回る低温ユニット間の光リンクの実装について検討する。
これらのトランスデューサは、分離された量子プロセッサ間の高忠実度でオンデマンドの絡み合いを提供する方法を示し、トランスデューサ番号のスケーリングや他のハードウェアとの統合など、この技術を採用するための重要なステップをレイアウトする。
最後に、これらのリンクで構成された多数のアーキテクチャについて論じ、量子データセンターを実用規模に拡張することができる。
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