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확장 가능한 포토 닉 내결함성 양자 컴퓨터의 청사진

시간


J. 엘리 부 라사1,2, 라파엘 N. 알렉산더1,3,4, 마이클 바스 머5,6, 애슐레샤 파틸1,7, 일란 치트 린1,2, 타카야 마츠우라1,8, 수 다이 친1, 벤 큐 바라지올라1,4, 사이 캇 구하1,7, 기욤 도피 나이스1, 크리슈나 K. 사바 파시1, 니콜라스 C. 메니 쿠치1,4이쉬 단드1

1ON 토론토 Xanadu, 캐나다 M5G 2C8
2캐나다 토론토 대학교, 물리학과
3양자 정보 및 제어 센터, 뉴 멕시코 대학교, 앨버 커키, NM 87131, 미국
4양자 컴퓨팅 및 통신 기술 센터, RMIT 대학교, 멜버른, VIC 3000, 호주
5ON N2L 2Y5, 워털루 경계 물리 이론 연구소, 캐나다
6Quantum Computing 연구소, University of Waterloo, Waterloo, ON N2L 3G1, Canada
7University of Arizona, Tucson, Arizona 85719, USA 광학 과학 대학
8일본 도쿄도 분쿄구 혼고 7–3–1 도쿄 대학 공학 대학원 응용 물리학과 113–8656

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추상

Photonics는 실온에서 작동하는 모듈 식의 네트워크 사용이 쉬운 양자 컴퓨터를 구축하기 위해 선택한 플랫폼입니다. 그러나 지금까지 빛의 상태로 인코딩 된 큐 비트의 장점과 세대를위한 최신 도구를 모두 활용하는 구체적인 아키텍처가 제시되지 않았습니다. 여기서 우리는 이론과 기술의 최신 개발에 의해 정보를 얻은 확장 가능한 내결함성 광양자 컴퓨터를위한 그러한 설계를 제안합니다. 아키텍처의 핵심은 보소닉 큐 비트와 압착 진공 상태를 모두 포함하는 XNUMX 차원 리소스 상태의 생성 및 조작입니다. 이 제안은 연속 변수 양자 계산의 강점, 즉 생성하기 쉬운 압착 상태를 사용하는 클리포드 게이트의 구현과 결합 된 보소닉 큐 비트의 비 결정적 생성을위한 최첨단 절차를 활용합니다. 또한이 아키텍처는 하나의 시간 및 두 공간 차원에서 큐 비트 클러스터 상태를 생성하는 데 사용되는 XNUMX 차원 통합 포토 닉 칩을 기반으로합니다. 기존 아키텍처와 비교하여 실험적 과제를 줄이고 실온 양자 계산을 가능하게함으로써 우리의 설계는 확장 가능한 제조 및 작동의 문을 열어 광전자가 수백만 개의 양자 컴퓨터로가는 경로에서 다른 플랫폼을 뛰어 넘을 수 있도록합니다. 큐 비트.

프로토 타입 양자 컴퓨터는 모든 양자 알고리즘을 실행할 준비가되어 있고, 발생하는 오류를 감지 및 수정하며, 큐 비트 점수를 수용 할 준비가되어 있어야합니다. 그러나 실용적인 양자 컴퓨터의 설계에는 모듈성, 네트워크 성, 속도 및 실온 작동과 같은 특성을 찾는 데 더 많은 것이 있습니다. 빛의 양자 상태에 기반한 컴퓨터 인 광자 플랫폼은 아마도 이러한 기준을 충족 할 수있는 최고의 희망을 제공합니다. 우리 논문에서는 그러한 컴퓨터에 대한 최초의 상세하고 포괄적 인 하향식 청사진을 제시합니다. 우리의 주요 이론적 혁신은 강력하지만 실험적으로 어려운 바둑판 상태와 더 제한적이지만 생성하기 쉬운 압착 상태로 구성된 하이브리드 양자 빛 상태를 활용하는 것입니다. 우리는 내결함성 계산 과정에서이 상태를 생성, 처리 및 측정하기위한 완전한 메커니즘을 배치합니다. 우리가 제안하는 장치에는 통신 산업에 익숙한 기술인 평면형의 특수화 된 중간 크기의 통합 포토 닉 칩만 필요합니다. 현재 필요한 저온 유닛은 작고 상업적으로 이용 가능합니다. 그리고 우리 디자인의 양자 프로세서는 빠른 클럭 속도를 설정합니다. 광자 플랫폼의 유연성과 우리가 자세히 설명하는 인코딩 및 디코딩의 이론적 발전으로 가능해진 이러한 기능은 운영 양자 컴퓨터와 그 놀라운 결과에 더 가깝게 만듭니다.

► BibTeX 데이터

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위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2021-02-06 02:31:13). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

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

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