دانلود ترجمه مقاله پیاده سازی معماری فون نویمان کوانتومی با مدارات ابررسانا

1. مقدمه 2. مواد و روش ها 3. خطاهای آماری 4. تعریف قاب مرجع کیوبیت 5. برنامه ریزی معماری فون نویمان کوانتومی 6. تبدیل فوریه کوانتومی 7. تنظیم دقیق گیت XOR و گیت M 8. توموگرافی فاز کوانتومی

چکیده – معماری فون نویمان مربوط به یک کامپیوتر کلاسیک، در برگیرنده یک واحد پردازش مرکزی و یک حافظه که دستورالعمل ها و داده ها را در خود حفظ می کند، می باشد. یک واحد پردازش مرکزی کوانتومی را ارائه می دهیم که داده ها را با یک حافظه دسترسی تصادفی کوانتومی نصب شده برروی یک تراشه مبادله می کند و دستورالعمل ها برروی یک کامپیوتر کلاسیک ذخیره می شوند. ماشین کوانتومی خود را با اجرای کدهایی که شامل هفت عنصر کوانتومی هستند، تست می کنیم: دو کیوبیت ابررسانا تزویج شده از طریق یک شین کوانتومی، دو حافظه کوانتومی و دو رجیستر صفر کننده. دو الگوریتم اساسی برای رایانش (محاسبات) کوانتومی نیز ارائه می شوند: تبدیل فوریه کوانتومی، با دقت (هماندهی) فرآیند 66% و یک گیت فاز OR تافولی سه کیوبیتی، با هماندهی فاز 98%. نتایج ما، علی الخصوص در ترکیب با همدوسی کیوبیت طولانی تر، یک رویکرد بالقوه معتبر و ماندگار برای فاکتور گری اعداد و پیاده سازی کدهای تصحیح خطای کوانتومی ساده، را نشان می دهند. مقدمه: پردازنده های کوانتومی [1، 4]، براساس رزونانس مغناطیسی هسته ای [5، 7]، یون های به دام افتاده [8، 10] و قطعات نیمه رسانا [11]، برای محقق سازی الگوریتم فاکتورگیری کوانتومی شور (Shor) [5] و تصحیح خطای کوانتومی [6، 8]، مورد استفاده قرار گرفتند. عملیات های کوانتومی ضمنی این الگوریتم ها، شامل دو گیت کیوبیتی [2، 3]، تبدیل فوریه کوانتومی [7،8] و گیت های تافولی سه کیوبیتی [10، 12]، می باشند. علاوه بر یک پردازنده کوانتومی، عنصر فوق مهم دوم برای یک ماشین کوانتومی، یک حافظه کوانتومی است که با استفاده از سیستم های نوری برای نگاشت گرفتار شدن فتونیک به درون و بیرون از دسته های اتمی، نشان داده شده است [13]. مدارات کوانتومی نیمه رسانا [14]، تعدادی مرحله دارند، که شامل نمایش های گیت های دو کیوبیتی [5، 15، 17، 19، 20] و کنترل پیشرفته هر دو حالت کوانتومی کیوبیتی و فوتونیک [7، 19، 20، 22] می باشند. ما یک مدار مجتمع ابررسانا را ارائه می دهیم که یک پردازنده، که تبدیل فوریه کوانتومی را اجرا می کند و یه گیت OR کلاس توفولی سه کیوبیتی را اجرا می کند، را با یک حافظه و یک رجیستر صفر کننده در یک قطعه منفرد، ترکیب می کند. این ترکیب یک واحد پردازش مرکزی کوانتومی (quCPU) و یک حافظه دسترسی تصادفی کوانتومی (quRAM) که دو عنصر کلیدی یک معماری فون نویمان کلاسیک را تشکیل می دهند، معماری فون نویمان کوانتومی ما را تعریف می کند.

The von Neumann architecture for a classical computer comprises a central processing unit and a memory holding instructions and data. We demonstrate a quantum central processing unit that exchanges data with a quantum random-access memory integrated on a chip, with instructions stored on a classical computer. We test our quantum machine by executing codes that involve seven quantum elements: Two superconducting qubits coupled through a quantum bus, two quantum memories, and two zeroing registers. Two vital algorithms for quantum computing are demonstrated, the quantum Fourier transform, with 66% process fidelity, and the three-qubit Toffoli OR phase gate, with 98% phase fidelity. Our results, in combination especially with longer qubit coherence, illustrate a potentially viable approach to factoring numbers and implementing simple quantum error correction codes. Quantum processors1–4 based on nuclear magnetic resonance5–7, trapped ions8–10, and semiconducting devices11 were used to realize Shor’s quantum factoring algorithm5 and quantum error correction6,8. The quantum operations underlying these algorithms include two-qubit gates2,3, the quantum Fourier transform7,9, and threequbit Toffoli gates10,12. In addition to a quantum processor, a second critical element for a quantum machine is a quantum memory, which has been demonstrated, e.g., using optical systems to map photonic entanglement into and out of atomic ensembles13. Superconducting quantum circuits14 have met a number of milestones, including demonstrations of two-qubit gates5,15–17,19,20 and the advanced control of both qubit and photonic quantum states7,19,20,22. We demonstrate a superconducting integrated circuit that combines a processor, executing the quantum Fourier transform and a three-qubit Toffoli-class OR gate, with a memory and a zeroing register in a single device. This combination of a quantum central processing unit (quCPU) and a quantum random-access memory (quRAM), which comprise two key elements of a classical von Neumann architecture, defines our quantum von Neumann architecture.

بخشی از ترجمه مقاله (صفحه 46 فایل ورد ترجمه)