論文の概要: Orchestrating Multi-Zone Shuttling in Trapped-Ion Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.07928v1
• Date: Mon, 12 May 2025 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-14 20:57:54.287902
• Title: Orchestrating Multi-Zone Shuttling in Trapped-Ion Quantum Computers
• Title（参考訳）: トラップオン量子コンピュータにおけるマルチゾーンシャットリングのオーケストレーション
• Authors: Daniel Schoenberger, Robert Wille,
• Abstract要約: トラップイオン量子コンピュータは、長いコヒーレンス時間と高忠実度ゲート操作を備えた高品質な量子ビットを提供する。 量子電荷結合デバイス(QCCD)アーキテクチャは、異なるゾーン間でイオンを移動させる能力を活用することにより、スケーラブルな青写真を提供する。 本稿では,グリッド型メモリゾーンの外に位置する複数の処理ゾーンを持つQCCDアーキテクチャのコンパイル戦略を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3406796723412615
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Trapped-ion quantum computers are a promising platform, offering high-quality qubits with long coherence times and high-fidelity gate operations. The Quantum Charge Coupled Device (QCCD) architecture provides a scalable blueprint by leveraging the ability to shuttle ions between distinct zones. However, realizing such architectures in practice requires software support to manage ion movement across multi-zone layouts. In this work, we propose a compilation strategy for QCCD architectures with multiple processing zones located outside a grid-type memory zone. Unlike previous approaches that treat processing zones as black-boxes, our method explicitly models their structural constraints, enabling optimized ion movement to and through them. It combines qubit partitioning with dependency-aware gate selection to reduce inter-zone shuttling while enabling simultaneous gate execution. We implemented the method in an open-source tool and empirically demonstrated its effectiveness across several QCCD layouts, laying a foundation for the compilation of multi-zone trapped-ion systems.
• Abstract（参考訳）: トラップイオン量子コンピュータは有望なプラットフォームであり、長いコヒーレンス時間と高忠実度ゲート操作を備えた高品質な量子ビットを提供する。 量子電荷結合デバイス(QCCD)アーキテクチャは、異なるゾーン間でイオンを移動させる能力を活用することにより、スケーラブルな青写真を提供する。 しかし、実際にそのようなアーキテクチャを実現するには、マルチゾーンレイアウト間のイオン移動を管理するためのソフトウェアサポートが必要である。 本研究では,グリッド型メモリゾーンの外に位置する複数の処理ゾーンを持つQCCDアーキテクチャのコンパイル戦略を提案する。 プロセスゾーンをブラックボックスとして扱う従来のアプローチとは異なり、本手法は構造的制約を明示的にモデル化し、最適化されたイオン移動を可能にする。 キュービットパーティショニングと依存性を意識したゲート選択を組み合わせることで、同時ゲート実行を可能にしながらゾーン間シャットリングを低減する。 提案手法をオープンソースツールに実装し,複数のQCCDレイアウトに対して実効性を実証し,マルチゾーントラップイオンシステムのコンパイル基盤を構築した。

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