インサイダーブリーフ：
- IQMは、中央の共振器を介して効果的なすべての接続性を可能にする超伝導キクビットレゾネーター設計であるStar Architectureを導入し、交換ゲートの必要性を減らし、回路の忠実度を向上させます。
- アーキテクチャは、カラーコードやQLDPCなどの高度な量子エラー補正コードをサポートし、VQESやQAOAなどの高接続性アルゴリズムに最適化されています。
- 公開された3つの論文で、IQMは、NREやZNEなどのエラー検出プロトコルと緩和技術を使用して、96％を超える論理状態の忠実さと1％未満の論理エラー率を実証しました。
- 共振器は、障害耐性コンピューティングと量子機械学習の潜在的なアプリケーションを備えたボソンシミュレーションとハイブリッド処理を可能にするアクティブな計算要素として機能します。
IQMは、最新の量子プロセッサデザインであるIQM Starの結果を導入しました。これは、効果的なすべての接続性を実装することにより、従来の格子ベースのトポロジーから逸脱する超伝導キクビット共振アーキテクチャです。によると IQMから投稿します、スターアーキテクチャは、中央の計算共振器を介して高忠実度のクイット相互作用を可能にします。最近のパフォーマンスベンチマークは、量子誤差補正の強化とアルゴリズムの実行をサポートする重要な可能性を示唆しています。
従来のトポロジを超えて
ほとんどの超伝導量子プロセッサは、グリッドまたは格子トポロジを使用しています。ここでは、キュービットは2D構造に配置され、主に最近傍と相互作用します。具体的には、キュービットは最大4人の隣人と対話することができます。このセットアップは、表面コードエラー補正とのシンプルさと互換性の製造に広く使用されています。
ただし、独自の制限セットが付属しています。 QUBIT接続の削減には、スワップゲートなどの追加の操作が長距離の相互作用を可能にする必要がありますが、これにより、ノイズが既にあったよりも多く、回路の深さが増加します。このアーキテクチャのボトルネックは、特に複雑なマルチキビット相互作用に依存するアルゴリズムについて、スケーリングと忠実度に効果的に挑戦します。
対照的に、IQMスターは、通信バスとしてだけでなく、計算要素として機能する共有共振器を介してすべてのキュービットを接続します。 IQMのブログ投稿で述べたように、このデザインはスワップゲートの必要性を排除し、デバイス上の任意のキュービット間で直接2回の操作を可能にします。
IQMは、従来の格子QPUと比較して、このアーキテクチャのいくつかの技術的利点を報告しています。
- Qubit Connectivity： Starトポロジーは、共振器を介してすべての接続性を確立し、格子アーキテクチャは最近傍接続に限定されています。
- ゲート効率： このスワップゲートへの依存度が低下すると、回路全体の忠実度が高くなります。
- エラー修正互換性： この設計は、表面コード用に最適化された格子デバイスに簡単に実装されていないカラーコードや量子低密度パリティチェックコードなどの高度な量子エラー補正コードをサポートしています。
- アルゴリズムのパフォーマンス： アーキテクチャは、変分量子固有装置や量子近似最適化アルゴリズムなどの高接続性アルゴリズムを好みます。それぞれが広く使用されています。
最近の出版物は、忠実度とエラー検出を強調しています
IQMは、スターアーキテクチャの側面を詳述する3つの技術論文を公開しました。
上記の論文で述べたように、IQMは96％を超える忠実度とサイクルあたりの論理誤差を1％未満でエンコードする論理Qubitエンコードを示しています。レポートによると、これらの結果は、エラー検出プロトコルと、ノイズ – ロバスト推定やゼロノイズ外挿などの高度なエラー緩和手法を使用して達成されました。たとえば、NREは96.6％から99.9％の範囲の論理状態の忠実度を回復し、スケーラブルな実装の約束を示しています。
量子計算における共振器の役割を拡大します
Resonatorが主に読み出し機能を提供する従来の超伝導デザインとは異なり、IQMのアーキテクチャは共振器を計算のアクティブな参加者として活用します。これは、量子化学や凝縮物質物理学などのドメインに特に関連するボソンモードのシミュレーションに特に関連しています。 IQMによると、アーキテクチャは、QubitとResonatorのダイナミクスを統合するハイブリッドアルゴリズムをサポートし、より表現力のあるシミュレーションを可能にします。
IQM Starはまた、Greenberger – Horne – Zeilinger州の高忠実度の生成が、6つのQubitsで0.86の誤差を報告した忠実度を報告しました。 GHZ状態は、マルチキビットエンタングルメントの指標であり、ゲートのパフォーマンスとコヒーレンスのベンチマークとしてよく使用されます。
アプリケーションベンチマークの観点から、プロセッサはQスコアメトリックを使用して評価されました。これは、QAOAを使用して最適化問題を解決する量子デバイスの能力を測定するために設計されました。 IQMは、6+1のQスコアを報告し、このクラスのアルゴリズムに効果的なすべての接続性の利点を反映しています。
スケーラブルな量子アーキテクチャ以降に向けて
IQMが指摘したように、STARトポロジーは、断層耐性の量子コンピューティングにも関連性があります。リソース効率の高いQECコードとの互換性は、表面コードの実装のみに依存することなく、エラー補正システムへのよりスケーラブルなパスにつながる可能性があります。
さらに、IQMは、アーキテクチャが、密度の高いキクビット相互接続性とハイブリッド処理の恩恵を受ける量子ニューラルネットワークを含む、新しい量子機械学習アプリケーションをサポートできることを示唆しています。
IQM STARアーキテクチャはまだ探査の初期段階にありますが、報告された結果はQPU設計の有意義な進歩をもたらします。従来の格子レイアウトから出発し、共振器を介したすべての接続性を導入することにより、IQMは、超伝導プラットフォームでエラー修正、接続性の制約、およびアルゴリズム効率に取り組むための新しいアプローチを提供します。
