論文の概要: Overhead in Quantum Circuits with Time-Multiplexed Qubit Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20752v1
- Date: Thu, 28 Aug 2025 13:12:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-29 18:12:02.406
- Title: Overhead in Quantum Circuits with Time-Multiplexed Qubit Control
- Title（参考訳）: 時間多重量子ビット制御による量子回路のオーバヘッド
- Authors: Marvin Richter, Ingrid Strandberg, Simone Gasparinetti, Anton Frisk Kockum,
- Abstract要約: 低温環境では、クビット駆動線数を制限することが望ましい。
2量子ゲートのカプラは、最大量子ビット数のオーバーヘッドを伴わずに、共通の駆動線上にグループ化可能であることを示す。
これらの結果は、大規模量子コンピュータへの継続的な進歩を約束している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.789955598771972
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: When scaling up quantum processors in a cryogenic environment, it is desirable to limit the number of qubit drive lines going into the cryostat, since fewer lines makes cooling of the system more manageable and the need for complicated electronics setups is reduced. However, although time-multiplexing of qubit control enables using just a few drive line to steer many qubits, it comes with a trade-off: fewer drive lines means fewer qubits can be controlled in parallel, which leads to an overhead in the execution time for quantum algorithms. In this article, we quantify this trade-off through numerical and analytical investigations. For standard quantum processor layouts and typical gate times, we show that the trade-off is favorable for many common quantum algorithms $\unicode{x2014}$ the number of drive lines can be significantly reduced without introducing much overhead. Specifically, we show that couplers for two-qubit gates can be grouped on common drive lines without any overhead up to a limit set by the connectivity of the qubits. For single-qubit gates, we find that the serialization overhead generally scales only logarithmically in the number of qubits sharing a drive line. These results are promising for the continued progress towards large-scale quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 低温環境下で量子プロセッサをスケールアップする際には、より少ないラインでシステムの冷却がより管理しやすくなり、複雑な電子機器のセットアップの必要性が軽減されるため、量子ビットドライブラインの数を制限することが望ましい。
しかし、キュービット制御の時間多重化によって、ほんの数行のドライブ線で多くのキュービットを操ることができるが、トレードオフが生じる: 少ないドライブ線は、並列に制御できるキュービットを減らし、量子アルゴリズムの実行時間にオーバーヘッドをもたらす。
本稿では,このトレードオフを数値的および解析的研究を通じて定量化する。
標準的な量子プロセッサレイアウトや典型的なゲートタイムの場合、多くの一般的な量子アルゴリズムではトレードオフが好まれる($\unicode{x2014}$)。
具体的には、2キュービットゲートのカプラは、クビットの接続によって設定された上限までオーバーヘッドなく、共通のドライブライン上にグループ化可能であることを示す。
単一量子ゲートの場合、シリアライゼーションのオーバーヘッドは一般に、ドライブラインを共有する量子ビットの数で対数的にしかスケールしない。
これらの結果は、大規模量子コンピュータへの継続的な進歩を約束している。
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