論文の概要: Full-stack Analog Optical Quantum Computer with A Hundred Inputs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16147v1
- Date: Thu, 19 Jun 2025 08:59:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.00699
- Title: Full-stack Analog Optical Quantum Computer with A Hundred Inputs
- Title（参考訳）: 数百入力のフルスタックアナログ光量子コンピュータ
- Authors: Shota Yokoyama, Atsushi Sakaguchi, Warit Asavanant, Kan Takase, Yi-Ru Chen, Hironari Nagayoshi, Jun-ichi Yoshikawa, Takahiro Kashiwazaki, Asuka Inoue, Takeshi Umeki, Toshikazu Hashimoto, Takuji Hiraoka, Akira Furusawa, Hidehiro Yonezawa,
- Abstract要約: 連続変数を利用した革新的なアナログ光量子コンピュータを提案する。
本システムでは、100MHzのクロック周波数で100のアナログ入力を実現し、総括的なフルスタックアーキテクチャで動作させる。
この発展はアナログ量子コンピューティングの探索において大きな前進となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.819621380861185
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Optical technology emerges as a highly promising platform for quantum computing, driven by its enormous potential for large-scale ultrafast computation and its integration with telecom technology. There have been intensive investigations ongoing into the development of optical quantum computers, however, they are limited to small-scale, special-purpose, or low-quality systems. Error correction for fault tolerance is still very challenging, making a full-scale fault-tolerant quantum computer a long-term goal. However, practical testbeds for quantum computers, without the difficulty in error correction, are in high demand. Here we present an innovative analog optical quantum computer utilising continuous variables. Our analog optical quantum computer is based on sequential measurements of time-domain-multiplexed large-scale two-dimensional entanglement. Accumulated Gaussian noise and spurious bias caused by the imperfection of analog computing can be suppressed through careful calibration and repeated trials without complicated error correction. Our system achieves a hundred analog inputs and operates at a clock frequency of 100 MHz with a comprehensive full-stack architecture featuring a cloud interface and a Python software development kit (SDK) for enhanced accessibility and scalability. We demonstrate the detailed characterisation of our optical quantum computer and quantum state sorting as its example application. This development marks a significant step forward in the exploration of analog quantum computing, with a potential to accelerate both fundamental research and practical applications such as fast and large-scale optical neural networks.
- Abstract（参考訳）: 光技術は、大規模超高速計算の巨大なポテンシャルと、通信技術との統合により、量子コンピューティングにとって非常に有望なプラットフォームとして出現する。
光学量子コンピュータの開発において研究が続けられているが、それらは小規模、特別用途、または低品質のシステムに限定されている。
フォールトトレランスの誤り訂正は依然として非常に困難であり、フルスケールのフォールトトレラント量子コンピュータを長期的な目標とする。
しかし、誤り訂正の困難さを伴わない量子コンピュータの実践的なテストベッドは、高い需要がある。
ここでは連続変数を利用した革新的なアナログ光学量子コンピュータを提案する。
我々のアナログ光学量子コンピュータは時間領域多重大規模2次元エンタングルメントの逐次測定に基づいている。
アナログ計算の不完全性に起因する累積ガウスノイズと突発バイアスは、複雑な誤り訂正を伴わずに、慎重に校正および繰り返し試行によって抑制することができる。
本システムは100MHzのクロック周波数で動作し,クラウドインタフェースとアクセシビリティと拡張性向上のためのPythonソフトウェア開発キット(SDK)を備えた総合的なフルスタックアーキテクチャを実現する。
我々は、光学量子コンピュータの詳細な特徴化と量子状態ソートをその例として示す。
この開発はアナログ量子コンピューティングの探索において大きな一歩を踏み出し、高速かつ大規模光学ニューラルネットワークのような基礎研究と実用的な応用の両方を加速させる可能性がある。
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