Trapped ion (TI) qubits are a leading quantum computing platform. Current TI systems have less than 60 qubits, but a modular architecture known as the Quantum Charge-Coupled Device (QCCD) is a promising path to scale up devices. There is a large gap between the error rates of near-term systems ($10^{-3}$ to $10^{-4}$) and the requirements of practical applications (below $10^{-9}$). To bridge this gap, we require Quantum Error Correction (QEC) to build logical qubits that are composed of multiple physical qubits. While logical qubits have been demonstrated on TI qubits, these demonstrations are restricted to small codes and systems. There is no clarity on how QCCD systems should be designed to implement practical-scale QEC. This paper studies how surface codes, a standard QEC scheme, can be implemented efficiently on QCCD-based systems. To examine how architectural parameters of a QCCD system can be tuned for surface codes, we develop a near-optimal topology-aware compilation method that outperforms existing QCCD compilers by an average of 3.8X in terms of logical clock speed. We use this compiler to examine how hardware trap capacity, connectivity and electrode wiring choices can be optimised for surface code implementation. In particular, we demonstrate that small traps of two ions are surprisingly ideal from both a performance-optimal and hardware-efficiency standpoint. This result runs counter to prior intuition that larger traps (20-30 ions) would be preferable, and has the potential to inform design choices for upcoming systems.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Surface 是微软公司( Microsoft)旗下一系列使用 Windows 10(早期为 Windows 8.X)操作系统的电脑产品,目前有 Surface、Surface Pro 和 Surface Book 三个系列。 2012 年 6 月 18 日,初代 Surface Pro/RT 由时任微软 CEO 史蒂夫·鲍尔默发布于在洛杉矶举行的记者会,2012 年 10 月 26 日上市销售。
异构融合计算技术白皮书(2023),59页pdf
专知会员服务
65+阅读 · 2023年9月19日
《“边缘计算+”技术白皮书》,82页pdf
专知
11+阅读 · 2022年8月28日
面试题:请简要介绍下tensorflow的计算图
七月在线实验室
14+阅读 · 2019年6月10日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
13+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
8+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
12+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员