論文の概要: Sequential Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20655v1
- Date: Wed, 25 Jun 2025 17:51:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.893388
- Title: Sequential Quantum Computing
- Title（参考訳）: 逐次量子コンピューティング
- Authors: Sebastián V. Romero, Alejandro Gomez Cadavid, Enrique Solano, Narendra N. Hegade,
- Abstract要約: 本稿では、多種または異種量子プロセッサを利用したパラダイムであるシーケンシャル量子コンピューティング(SQC)を提案し、実験的に実証する。
SQCは、それぞれの相補的な強みを組み合わせることで、それぞれのタイプの量子コンピュータの限界を克服する。
これらの結果は、複雑な量子最適化問題に対処するための強力で汎用的なアプローチとしてSQCを強調している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose and experimentally demonstrate sequential quantum computing (SQC), a paradigm that utilizes multiple homogeneous or heterogeneous quantum processors in hybrid classical-quantum workflows. In this manner, we are able to overcome the limitations of each type of quantum computer by combining their complementary strengths. Current quantum devices, including analog quantum annealers and digital quantum processors, offer distinct advantages, yet face significant practical constraints when individually used. SQC addresses this by efficient inter-processor transfer of information through bias fields. Consequently, measurement outcomes from one quantum processor are encoded in the initial-state preparation of the subsequent quantum computer. We experimentally validate SQC by solving a combinatorial optimization problem with interactions up to three-body terms. A D-Wave quantum annealer utilizing 678 qubits approximately solves the problem, and an IBM's 156-qubit digital quantum processor subsequently refines the obtained solutions. This is possible via the digital introduction of non-stoquastic counterdiabatic terms unavailable to the analog quantum annealer. The experiment shows a substantial reduction in computational resources and improvement in the quality of the solution compared to the standalone operations of the individual quantum processors. These results highlight SQC as a powerful and versatile approach for addressing complex combinatorial optimization problems, with potential applications in quantum simulation of many-body systems, quantum chemistry, among others.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,ハイブリッド古典量子ワークフローにおいて,複数の均一あるいは不均一な量子プロセッサを利用するパラダイムであるシーケンシャル量子コンピューティング(SQC)を提案し,実験的に実証する。
このようにして、相補的な強みを組み合わせることで、各種類の量子コンピュータの限界を克服することができる。
アナログ量子アニールやデジタル量子プロセッサを含む現在の量子デバイスには、異なる利点があるが、個別に使用する場合、重大な実用的な制約に直面している。
SQCは、バイアスフィールドを介して情報を効率的にプロセッサ間転送することでこの問題に対処する。
これにより、後続の量子コンピュータの初期状態準備において、1つの量子プロセッサの測定結果が符号化される。
本研究では,SQCを最大3体までの相互作用を持つ組合せ最適化問題の解法により実験的に検証する。
678量子ビットを利用するD-Wave量子アニールは、この問題をほぼ解決し、IBMの156量子ビットデジタル量子プロセッサは、得られたソリューションを洗練する。
これは、アナログ量子アニーラーでは利用できない非確率的反断熱的項のデジタル導入によって可能となる。
この実験は、個々の量子プロセッサのスタンドアロン操作と比較して、計算資源の大幅な削減と解の質の向上を示す。
これらの結果から、SQCは複雑な組合せ最適化問題に対処するための強力で汎用的なアプローチであり、多体系の量子シミュレーションや量子化学などにも応用できる可能性が示唆された。
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