- عنوان کتاب: Architectures and Circuits for Distributed Quantum Computing
- نویسنده: Daniele Cuomo
- حوزه: محاسبات کوانتومی
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 86
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 2.37 مگابایت
محاسبات کوانتومی توزیعشده به عنوان یک کاربرد محوری در زمینه فناوریهای کوانتومی مطرح است. معماریهای توزیعشده میتوانند به عنوان دروازه ما برای فراتر رفتن از دوران فعلی NISQ عمل کنند [1-6]. ادغام پردازندههای کوانتومی توزیعشده فضایی فرصتی را برای ساخت معماریهای مقیاسپذیر ارائه میدهد که میتوانند به طور مؤثر چالشهای ذاتی نویز کوانتومی را برطرف کنند [4، 7]. با این حال، تلاش برای اتصال این پردازندههای کوانتومی توزیعشده با مجموعهای از چالشهای مهم روبرو است [2، 8-12]. برای ایجاد یک سیستم محاسبات کوانتومی توزیعشده عملی، ضروری است که از فناوریهای پیشرفته در حال توسعه در سراسر جهان مطلع باشیم. به همین ترتیب، این کار با بررسی برخی از فناوریهای سختافزاری پیشرفته آغاز میشود – بخش 1.1. این کار درک واقعبینانهای از اجزای اساسی تشکیلدهنده یک سیستم محاسبات کوانتومی توزیعشده را برای ما (و خواننده) فراهم میکند. پس از آن، ما یک توسعه کامل مدولار و سازگار را در بخش 1.2 پیشنهاد میکنیم. در واقع، این چارچوب بر اساس گزارههای قبلی ساخته شده است [2]. با فصول. در فصلهای ۲ و ۳، تمرکز خود را از فناوریهای سختافزاری به ابزارهای اساسی که زیربنای الگوهای محاسبات توزیعشده هستند، تغییر میدهیم. ما از مدل استاندارد مدار کوانتومی که بهطور گسترده پذیرفته شده است، برای بیان محاسبات کوانتومی استفاده میکنیم و با اصول اولیه سنتز و تجزیه واحد شروع میکنیم. این اصول نه تنها برای محاسبات محلی حیاتی هستند، بلکه پایه و اساس درک معماریهای توزیعشده را نیز تشکیل میدهند. برای تکمیل، فصل ۴ چارچوبی برای پرداختن به نویز کوانتومی ارائه میدهد، که مسلماً با توجه به مسائل مقیاسپذیری ذاتی آن با سختافزار، یکی از دشوارترین چالشها تا به امروز است. این فصل، چشماندازی از بزرگی مشکل نویز ارائه میدهد که ناگزیر جزئی از هر سیستم محاسبات توزیعشده خواهد بود. این چارچوب با نتایج تجربی تقویت میشود. با تکیه بر دانش بهدستآمده در طول فصلهای قبل، با مدلسازی عددی و ارزیابی برای سناریوهای پیچیده مورد علاقه عمومی – فصل ۵ – نتیجهگیری میکنیم. ما از برخی از پیشرفتهترین ابزارها برای استدلال منطقی، مانند بهینهسازی شبکه، دستکاری مدار، نظریه گروه و حساب ZX – استفاده میکنیم. ما با دقت چالشهای متعددی را شناسایی و بررسی کردیم و بینشهای ارزشمندی در مورد چگونگی توسعه یک سیستم محاسبات کوانتومی توزیعشده به دست آوردیم.
Distributed quantum computing stands as a pivotal applications in the field of quantum technologies. Distributed architectures could serve as our gateway to transcend the current NISQ era [1–6]. The integration of spatially distributed quantum processors presents an opportunity to construct scalable architectures that can effectively address the inherent challenges of quantum noise [4, 7]. However, the endeavor of interconnecting these distributed quantum processors is confronted with a set of significant challenges [2, 8–12]. To establish a practical distributed quantum computing system, it is imperative to stay abreast of state-of-the-art technologies under development worldwide. As such, this work commences by reviewing some cutting-edge hardware technologies— Sect. 1.1. This provides us (and the reader) with a realistic understanding of the fundamental components that comprise a distributed quantum computing system. Following this, we propose a modular and adaptable full-stack development in Sect. 1.2. In fact, This framework builds upon prior propositions [2]. With Chaps. 2 and 3, we shift our focus from hardware technologies to the fundamental tools that underpin distributed computing paradigms. We employ the widely accepted standard quantum circuit model to articulate quantum computation, beginning with the basics of unitary synthesis and decomposition. These fundamentals are not only crucial for local computations but also form the basis for understanding distributed architectures. For the sake of completeness, Chap. 4 provides a framework for addressing quantum noise, arguably one of the most formidable challenges to date, given its inherent scalability issues with hardware. This chapter offers a perspective on the magnitude of the noise problem, which will inevitably be a component of any distributed computing system. The framework is bolstered by experimental results. Drawing upon the knowledge gained throughout the preceding chapters, we conclude with numerical modeling and evaluation for complex scenarios of general interest—Chap. 5. We employ some of the most advanced tools for logical reasoning, such as network optimization, circuit manipulation, group theory, and the ZX-calculus. We meticulously identified and addressed numerous challenges, gaining valuable insights on how a distributed quantum computing system should be developed.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Architectures and Circuits for Distributed Quantum Computing
نظرات کاربران