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Plan directeur pour un ordinateur quantique photonique évolutif tolérant aux pannes

Date :


J. Éli Bourassa1,2, Rafael N. Alexandre1,3,4, Michel Vasmer5,6, Ashlesha Patil1,7, Ilan Tzitrin1,2, Takaya Matsuura1,8, Daiqin Su1, Ben Q.Baragiola1,4, Saïkat Guha1,7, Guillaume Dauphinais1, Krishna K. Sabapathy1, Nicolas C. Menicucci1,4et Ich Dhand1

1Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Canada
2Département de physique, Université de Toronto, Toronto, Canada
3Center for Quantum Information and Control, University of New Mexico, Albuquerque, NM 87131, États-Unis
4Centre for Quantum Computation and Communication Technology, School of Science, RMIT University, Melbourne, VIC 3000, Australie
5Institut Perimeter de physique théorique, Waterloo, ON N2L 2Y5, Canada
6Institute for Quantum Computing, Université de Waterloo, Waterloo, ON N2L 3G1, Canada
7College of Optical Sciences, University of Arizona, Tucson, Arizona 85719, États-Unis
8Département de physique appliquée, École supérieure d'ingénierie, Université de Tokyo, 7–3–1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113–8656, Japon

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Abstract

Photonics est la plate-forme de choix pour construire un ordinateur quantique modulaire et facile à mettre en réseau fonctionnant à température ambiante. Cependant, aucune architecture concrète n'a été présentée jusqu'à présent qui exploite à la fois les avantages des qubits encodés en états de lumière et les outils modernes pour leur génération. Nous proposons ici une telle conception pour un ordinateur quantique photonique évolutif tolérant aux pannes informé des derniers développements en théorie et en technologie. La génération et la manipulation d'états de ressources tridimensionnels comprenant à la fois des qubits bosoniques et des états de vide pressé sont au cœur de notre architecture. La proposition exploite des procédures de pointe pour la génération non déterministe de qubits bosoniques combinés aux forces du calcul quantique à variable continue, à savoir la mise en œuvre de portes de Clifford utilisant des états compressés faciles à générer. De plus, l'architecture est basée sur des puces photoniques intégrées bidimensionnelles utilisées pour produire un état de grappe de qubits dans une dimension temporelle et deux dimensions spatiale. En réduisant les défis expérimentaux par rapport aux architectures existantes et en permettant le calcul quantique à température ambiante, notre conception ouvre la porte à une fabrication et un fonctionnement évolutifs, ce qui peut permettre à la photonique de sauter sur d'autres plates-formes sur la voie d'un ordinateur quantique avec des millions de qubits.

L'ordinateur quantique prototypique doit être universel, tolérant aux pannes et évolutif: prêt à exécuter n'importe quel algorithme quantique, à détecter et corriger les erreurs qui s'accumulent et à accepter des dizaines de qubits. Mais il y a beaucoup plus dans la conception d'un ordinateur quantique pratique, où l'on recherche également des qualités telles que la modularité, la capacité de mise en réseau, la vitesse et le fonctionnement à température ambiante. La plate-forme photonique - un ordinateur basé sur les états quantiques de la lumière - donne peut-être le meilleur espoir de satisfaire ces critères. Dans notre article, nous présentons le premier plan détaillé, complet et descendant pour un tel ordinateur. Notre principale innovation théorique consiste à utiliser un état de lumière quantique hybride constitué d'états en damier puissants mais expérimentalement difficiles, et d'états compressés plus limités mais plus faciles à produire. Nous présentons un mécanisme complet pour générer, traiter et mesurer cet état au cours d'un calcul tolérant aux pannes. L'appareil que nous proposons ne nécessite que des puces photoniques intégrées planaires, spécialisées et de taille moyenne, une technologie familière à l'industrie des télécommunications. Les cryostats dont il a besoin - pour le moment - sont petits et disponibles dans le commerce. Et le processeur quantique de notre conception établit une vitesse d'horloge rapide. Ces fonctionnalités, rendues possibles par la flexibilité de la plateforme photonique et par les avancées théoriques de l'encodage et du décodage que nous détaillons, nous rapprochent d'un ordinateur quantique opérationnel et de ses remarquables conséquences.

► Données BibTeX

► Références

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Cité par

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Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2021-02-06 02:31:13). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

On Le service cité par Crossref aucune donnée sur la citation des œuvres n'a été trouvée (dernière tentative 2021-02-06 02:31:11).

Source : https://quantum-journal.org/papers/q-2021-02-04-392/

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