論文の概要: PIQC: Scalable Distributed Quantum Computing via Photonic Integration of Designed Molecular Quantum Nodes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.21204v1
• Date: Wed, 20 May 2026 14:02:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-21 19:19:56.709668
• Title: PIQC: Scalable Distributed Quantum Computing via Photonic Integration of Designed Molecular Quantum Nodes
• Title（参考訳）: PIQC: 設計された分子量子ノードのフォトニック統合によるスケーラブル分散量子コンピューティング
• Authors: Anna Aubele, Gregor Bayer, Tim R. Eichhorn, Tobias Hahn, Fedor Jelezko, Paul Mentzel, Philipp Neumann, Matthias Pfender, Martin B. Plenio, Alex Retzker, Simon Roggors, Alon Salhov, Jochen Scharpf, Tobias A. Schaub, Nico Striegler, Thomas Unden, Julia Zolg, Sella Brosh, Ilai Schwartz,
• Abstract要約: 分子ノードを機能量子コンピュータに拡張する分散アーキテクチャであるPIQCを提案する。 このフレームワークは5つの相互強化イノベーションを統合している。 PIQCは、実用規模の量子コンピュータへのハードウェア効率が高く、商業的に実現可能な経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.21657999663857241
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: There is a growing consensus that large-scale, fault-tolerant quantum computing (FTQC) necessitates high-fidelity photonic interconnects to overcome the scaling limits of monolithic architectures. However, most current platforms were not originally designed for native photonic connectivity and require significant engineering overhead. To overcome these fundamental hardware limitations, we recently introduced a rationally designed organic molecule that serves as an ideal quantum node, featuring a robust qubit-photon interface (QPI) and a long-lived nuclear-spin register. In this work, we present PIQC (Photonic Integrated Quantum Circuits), a distributed architecture designed to scale these molecular nodes into a functional quantum computer. The PIQC framework integrates five mutually reinforcing innovations: (i) Designer molecular qubits, i.e. carbene molecules in an isosteric host that provide millisecond-coherence electron spins with high spectral stability and spin-dependent optical emission, (ii) deterministic nuclear registers made of synthetically placed $^{13}$C or $^{14}$N labels that enable fast ($\sim 1~μ$s), high-fidelity electron-nuclear gates, (iii) hybrid photonic integration, which allows molecular films to seamlessly integrate with existing mature fabrication technologies, e.g. thin-film lithium niobate (TFLN), (iv) heralded entanglement protocols that can tolerate up to 70% photon loss, and (v) stairway Floquetification, i.e. high-rate quantum low-density parity-check (qLDPC) codes that are converted into Floquet codes, reducing syndrome extraction to weight-two Bell-pair measurements that match PIQC's networked hardware. PIQC offers a hardware-efficient, commercially viable pathway toward a utility-scale quantum computer based on distributed FTQC.
• Abstract（参考訳）: 大規模でフォールトトレラントな量子コンピューティング(FTQC)は、モノリシックアーキテクチャのスケーリング限界を克服するために、高忠実なフォトニック相互接続を必要とするというコンセンサスが高まっている。 しかし、現在のほとんどのプラットフォームはもともとネイティブなフォトニック接続のために設計されておらず、エンジニアリングのオーバーヘッドがかなり大きい。 これらの基本的なハードウェアの限界を克服するため、我々は最近、量子ノードとして機能する合理的に設計された有機分子を導入し、堅牢な量子ビット光子インターフェース(QPI)と長寿命の核スピンレジスタを特徴とした。 本研究では,これらの分子ノードを機能量子コンピュータに拡張する分散アーキテクチャであるPIQC(Photonic Integrated Quantum Circuits)を提案する。 PIQCフレームワークは5つの相互強化イノベーションを統合している。 (i)設計分子量子ビット、すなわち、ミリ秒コヒーレンス電子スピンを高いスペクトル安定性とスピン依存光放出で提供するイソステリックホスト内のカルベン分子 (ii)高速(1〜μ$s)電子核ゲートを実現する合成された$^{13}$Cまたは$^{14}$Nラベルからなる決定論的核レジスタ。 三 分子膜が既存の成膜技術、例えば薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)とシームレスに統合できるハイブリッドフォトニック集積 (四)最大70%の光子損失を許容できる密閉プロトコル、及び (v) Floquetification、すなわち、高速量子低密度パリティチェック(qLDPC)符号をFloquet符号に変換し、症候群抽出をPIQCのネットワークハードウェアと一致する2つのベルペア測定に還元する。 PIQCは、分散FTQCに基づくユーティリティスケールの量子コンピュータへのハードウェア効率が高く、商業的に実現可能な経路を提供する。

関連論文リスト

• CovAngelo: A hybrid quantum-classical computing platform for accurate and scalable drug discovery [0.0]
  複雑な分子環境下で化学反応をモデル化するための計算プラットフォームを提案する。 このプラットフォームは、新しい量子量子量子-量子-古典的(QM/QM/MM)マルチスケール埋め込みモデルを実装している。 新しいプラットフォームは、ザヌブルチニブからブルートンのチロシンキナーゼへのドッキングをモデル化することによって実証される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-04-12T06:42:33Z)
• VQC-MLPNet: An Unconventional Hybrid Quantum-Classical Architecture for Scalable and Robust Quantum Machine Learning [50.95799256262098]
  変分量子回路(VQC)は量子機械学習を約束するが、表現性、訓練性、耐雑音性の課題に直面している。 本稿では,VQCが学習中に古典多層パーセプトロンの第一層重みを生成するハイブリッドアーキテクチャであるVQC-MLPNetを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-12T01:38:15Z)
• Scalable Fault-Tolerant Quantum Technologies with Silicon Colour Centres [0.0]
  シリコンの光学活性スピンに基づく新しい量子情報処理アーキテクチャを提案する。 スケーラブルなフォールトトレラントな量子コンピューティングとネットワークのための統合プラットフォームを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-08T17:52:57Z)
• Heterogeneous integration of spin-photon interfaces with a scalable CMOS platform [1.2253948665073315]
  局所的な量子通信ネットワークを用いた汎用量子コンピューティングは、何千もの論理量子ビットを符号化するために何百万もの物理量子ビットを必要とする。 スケーラブルなハードウェアモジュールアーキテクチャであるQuantum System-on-Chip(QSoC)を紹介する。 QSoCは、低温アプリケーション専用集積回路(ASIC)に統合されたスズ空き(SnV-)スピン量子ビットを含むコンパクトな2次元アレイ「量子マイクロチップレット」(QMC)を備えている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-28T04:06:11Z)
• Modeling Non-Covalent Interatomic Interactions on a Photonic Quantum Computer [50.24983453990065]
  我々は、cQDOモデルがフォトニック量子コンピュータ上でのシミュレーションに自然に役立っていることを示す。 我々は、XanaduのStrawberry Fieldsフォトニクスライブラリを利用して、二原子系の結合エネルギー曲線を計算する。 興味深いことに、2つの結合したボソニックQDOは安定な結合を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-14T14:44:12Z)
• Quantum Key Distribution Using a Quantum Emitter in Hexagonal Boron Nitride [48.97025221755422]
  六方晶窒化ホウ素中の明るい単一光子源を用いた室温, 離散可変量子鍵分布系を実証した。 我々は100万ビットの鍵を生成し、約70,000ビットの秘密鍵を6%の量子ビット誤り率で証明した。 本研究は,hBN欠陥で実現した有限鍵BB84QKDシステムの最初の証明である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-13T09:38:51Z)
• Universal terminal for mobile edge-quantum computing [0.0]
  本稿では、異なる符号化プロトコルと互換性のある量子端末を提案する。 キャビティ内に原子格子プロセッサを収容することにより、エンタング機構は、Rydberg-Fermiキャビティ-QED技術によって提供される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-18T19:07:16Z)
• Atomically-thin Single-photon Sources for Quantum Communication [0.28348950186890465]
  遷移金属ジアルコゲナイド (TMDCs) の単分子膜に閉じ込められた励起子は、量子光発生のための新しいタイプのエミッタである。 我々は、量子通信におけるTMDC装置の実用的適合性を開拓した。 我々の研究は、TMDC単一光子源を用いた量子情報技術の幅広い応用に向けての道を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-13T14:40:43Z)
• Interleaving: Modular architectures for fault-tolerant photonic quantum computing [50.591267188664666]
  フォトニック核融合型量子コンピューティング(FBQC)は低損失フォトニック遅延を用いる。 FBQCのモジュールアーキテクチャとして,これらのコンポーネントを結合して「インターリービングモジュール」を形成するアーキテクチャを提案する。 遅延の乗法的パワーを行使すると、各加群はヒルベルト空間に数千の物理量子ビットを加えることができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-15T18:00:06Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。