論文の概要: Volcano Architecture for Scalable Quantum Processor Units

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.24626v1
• Date: Wed, 31 Dec 2025 05:02:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-01 23:27:28.573908
• Title: Volcano Architecture for Scalable Quantum Processor Units
• Title（参考訳）: スケーラブル量子プロセッサユニットのための火山構造
• Authors: Dong-Qi Ma, Qing-Xuan Jie, Ya-Dong Hu, Wen-Yi Zhu, Yi-Chen Zhang, Hong-Jie Fan, Xiao-Kang Zhong, Guang-Jie Chen, Yan-Lei Zhang, Tian-Yang Zhang, Xi-Feng Ren, Liang Chen, Zhu-Bo Wang, Guang-Can Guo, Chang-Ling Zou,
• Abstract要約: ボルカノ」アーキテクチャは、任意に配置された静的量子ビットアレイ上の光チャネルマッピングに基づく新しい量子処理ユニットの実装方法を確立する。 このアーキテクチャは、並列量子ビット制御のための古典的リンクと効率的な光子収集のための量子リンクの両方を含む量子プロセッサのスケールアップの課題に対処する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.467978911402509
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum information processing platforms based on array of matter qubits, such as neutral atoms, trapped ions, and quantum dots, face significant challenges in scalable addressing and readout as system sizes increase. Here, we propose the "Volcano" architecture that establishes a new quantum processing unit implementation method based on optical channel mapping on a arbitrarily arranged static qubit array. To support the feasibility of Volcano architecture, we show a proof-of-principle demonstration by employing a photonic chip that leverages custom-designed three-dimensional waveguide structures to transform one-dimensional beam arrays into arbitrary two-dimensional output patterns matching qubit array geometries. We demonstrate parallel and independent control of 49-channel with negligible crosstalk and high uniformity. This architecture addresses the challenges in scaling up quantum processors, including both the classical link for parallel qubit control and the quantum link for efficient photon collection, and holds the potential for interfacing with neutral atom arrays and trapped ion crystals, as well as networking of heterogeneous quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 量子情報処理プラットフォームは、中性原子、閉じ込められたイオン、量子ドットなどの物質量子ビットの配列に基づいており、システムサイズが増加するにつれて、スケーラブルなアドレス処理と読み出しにおいて大きな課題に直面している。 本稿では、任意に配置された静的キュービットアレイ上の光チャネルマッピングに基づいて、新しい量子処理ユニットの実装方法を確立する「ボルカノ」アーキテクチャを提案する。 ボルカノ・アーキテクチャの実現性を証明するために, カスタム設計の3次元導波路構造を利用したフォトニック・チップを用いて, 1次元ビームアレイをクビットアレイジオメトリに適合する任意の2次元出力パターンに変換する。 無視可能なクロストークと高い均一性を有する49チャネルの並列制御と独立制御を実証する。 このアーキテクチャは、並列量子ビット制御のための古典的リンクと効率的な光子収集のための量子リンクの両方を含む量子プロセッサのスケールアップの課題に対処し、中性原子配列やイオン結晶と対面する可能性を持ち、異種量子システムのネットワークを保持する。

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