ደራሲያን፦ አልሙዴና ካሬራ ቫዝኬዝ ካሮሊን ቶርኖው ዲዬጎ ሪስቴ ስቴፋን ዎርነር ማይካ ታኪታ ዳንኤል ጄ. ኤገር አስተዋፅኦ የኳንተም ኮምፒውተሮች መረጃን በኳንተም መካኒክስ ህጎች ያዘጋጃሉ። የአሁን የኳንተም ሃርድዌር ጫጫታ ያለበት፣ መረጃን ለአጭር ጊዜ ብቻ ሊይዝ የሚችል እና በተለምዶ በተመሳሳይ ንጣፍ ላይ በተደረደሩ ጥቂት የኳንተም ቢቶች፣ ማለትም ኪዩቢቶች ብቻ የተወሰነ ነው። ብዙ የኳንተም ኮምፒውቲንግ አፕሊኬሽኖች በሃርድዌር ከሚቀርበው የጠፍጣፋ ፍርግርግ ይልቅ የላቀ የኪዩቢት ግንኙነት ይፈልጋሉ፣ እንዲሁም በነጠላ የኳንተም ፕሮሰሲንግ ዩኒት (QPU) ላይ ከሚገኙት በላይ የኪዩቢቶች ብዛት ይፈልጋሉ። ይህ ማህበረሰብ ከክላሲካል ኮሙኒኬሽን ጋር በማገናኘት የQPUsን ገደቦች ለመፍታት ተስፋ ያደርጋል፣ ይህም ገና በሙከራ ያልተረጋገጠ ነው። እዚህ ላይ፣ የኳንተም ግዛቶችን በ142 ኪዩቢቶች በመጠቀም፣ እያንዳንዳቸው 127 ኪዩቢቶች ያላቸው ሁለት QPUs በጥሬ ሰአት በክላሲካል ሊንክ የተገናኙ፣ የስህተት ቅነሳ ያላቸውን ተለዋዋጭ ሰርኮች እና የሰርኮት መቁረጥን በሙከራ እንገነባለን። በተለዋዋጭ ሰርክት ውስጥ፣ የኳንተም ጌቶች በሩጫ ጊዜ ውስጥ፣ ማለትም በኪዩቢቶች የኮሄረንስ ጊዜ ክፍል ውስጥ፣ የመካከለኛ-ሰርክት ልኬቶች ውጤቶች የክላሲካል ቁጥጥር ሊደረጉ ይችላሉ። የኛ የጥሬ ሰአት ክላሲካል ሊንክ በሌላ QPU ላይ በተደረገ ልኬት ውጤት ላይ በመመስረት በአንድ QPU ላይ የኳንተም ጌት እንዲተገበር ያስችለናል። በተጨማሪም፣ የጭንቀት ቅነሳ ቁጥጥር ፍሰት የኪዩቢት ግንኙነትን እና የሃርድዌር ትእዛዝ ስብስብን ያሳድጋል፣ በዚህም የኳንተም ኮምፒውተሮቻችንን ሁለገብነት ይጨምራል። ስራችን እንደሚያሳየው በርካታ የኳንተም ፕሮሰሰሮችን እንደ አንድ የክላሲካል ሊንክ በነቃ የጭንቀት ቅነሳ ተለዋዋጭ ወረዳዎች መጠቀም እንችላለን። ዋና የኳንተም ኮምፒውተሮች በኳንተም ቢቶች ውስጥ የተቀመጠ መረጃን በዩኒታሪ ኦፕሬሽንስ ያዘጋጃሉ። ሆኖም የኳንተም ኮምፒውተሮች ጫጫታ ያላቸው ሲሆን አብዛኛዎቹ ትላልቅ አርክቴክቸሮች አካላዊ ኪዩቢቶችን በተመሳሳይ ፍርግርግ ላይ ያደርጋሉ። ቢሆንም፣ የአሁን ፕሮሰሰሮች በስህተት ቅነሳ የ127 ኪዩቢት አይሲንግ ሞዴሎችን ማመቻቸት ይችላሉ እና በብሩት-ፎርስ አካሄዶች በክላሲካል ኮምፒውተሮች መቸገር ከጀመሩበት ደረጃ ላይ ያሉ ነገሮችን መለካት ይችላሉ። የኳንተም ኮምፒውተሮች ጠቃሚነት በተጨማሪ ልኬት እና በውስጣቸው ባሉ የተገደቡ የኪዩቢት ግንኙነቶች ላይ የተመሰረተ ነው። የሞዱላር አካሄድ የአሁን ጫጫታ ያላቸውን የኳንተም ፕሮሰሰሮች ለመለካት አስፈላጊ ነው እንዲሁም ለስህተት መቻቻል የሚያስፈልጉትን ብዙ የፊዚካል ኪዩቢቶች ብዛት ለማግኘት ነው። የትራፕድ አዮን እና ገለልተኛ የአቶም አርክቴክቸሮች ኪዩቢቶችን በአካል በማጓጓዝ ሞጁላሪቲ ሊያገኙ ይችላሉ። በአጭር ጊዜ ውስጥ፣ በሱፐርኮንዳክቲንግ ኪዩቢቶች ውስጥ ሞጁላሪቲ በአጠገብ ያሉ ቺፖችን የሚያገናኙ አጭር-ርቀት ኢንተርኮኔክቶች በኩል ይገኛል። በመካከለኛ ጊዜ ውስጥ፣ ረጅም-ርቀት ጌቶች በማይክሮዌቭ ክልል ውስጥ መስራት ይችላሉ በረጅም ኮንቬንሽናል ኬብሎች በኩል ሊከናወኑ ይችላሉ። ይህ ለብቃት ስህተት ቅነሳ ተስማሚ የሆነ የጠፍጣፋ ያልሆነ የኪዩቢት ግንኙነት ያስችላል። የረጅም ጊዜ አማራጭ የርቀት QPUsን ከማይክሮዌቭ ወደ ኦፕቲካል ትራንስዳክሽን በመጠቀም ከኦፕቲካል ሊንክ ጋር ማገናኘት ነው፣ ይህም በእኛ እውቀት ገና ያልተረጋገጠ ነው። በተጨማሪም፣ ተለዋዋጭ ወረዳዎች የመካከለኛ-ሰርክት ልኬቶችን (MCMs) በማከናወን እና በኪዩቢቶች የኮሄረንስ ጊዜ ውስጥ ጌት ክላሲካል በመቆጣጠር የኳንተም ኮምፒውተርን የኦፕሬሽንስ ስብስብ ያሰፋሉ። የአልጎሪዝም ጥራትን እና የኪዩቢት ግንኙነትን ያሻሽላሉ። እንደምናሳየው፣ ተለዋዋጭ ወረዳዎች የQPUsን በጥሬ ሰአት በማገናኘት በክላሲካል ሊንክ በኩል ሞጁላሪቲንም ያስችላሉ። በሞዱላር አርክቴክቸር ውስጥ የረጅም-ርቀት ግብይቶችን ለመተግበር ምናባዊ ጌቶችን መሠረት ያደረገ የተጨማሪ አካሄድን እንጠቀማለን። ኪዩቢቶችን በተወሰነ ቦታ እናገናኛለን እንዲሁም የኤንታንግልመንት ስታቲስቲክስን በquasi-probability decomposition (QPD) በኩል እንፈጥራለን። የአካባቢያዊ ኦፕሬሽንስ (LO) ብቻ ያለውን አካሄድ ከክላሲካል ኮሙኒኬሽን (LOCC) ከተጨማሪው ጋር እናነፃፅራለን። የ LO አካሄድ፣ በሁለት-ኪዩቢት ቅንብር የተረጋገጠ፣ አካባቢያዊ ኦፕሬሽንስ ብቻ ያላቸውን በርካታ የኳንተም ወረዳዎችን ማከናወንን ይፈልጋል። በተቃራኒው፣ LOCC ን ለመተግበር፣ የቴሌፖርቴሽን ሰርክት ውስጥ ምናባዊ ቤል ጥንዶችን እንጠቀማለን ሁለት-ኪዩቢት ጌቶችን ለመፍጠር። በጠፍጣፋ ግንኙነት ያለው የኳንተም ሃርድዌር ላይ፣ በየትኛውም ኪዩቢቶች መካከል የቤል ጥንድ መፍጠር የረጅም-ርቀት CNOT ጌት ይፈልጋል። እነዚህን ጌቶች ለማስቀረት፣ በአካባቢያዊ ኦፕሬሽንስ ላይ የQPD እንጠቀማለን ይህም የተቆራረጡ የቤል ጥንዶችን ያስከትላል በቴሌፖርቴሽን የሚጠቀመው። LO ዎች የክላሲካል ሊንክ አያስፈልጋቸውም ስለዚህም ከ LOCC ይልቅ ለመተግበር ቀላል ናቸው። ይሁን እንጂ፣ LOCC አንድ ነጠላ ፓራሜትሪክ የቴምፕሌት ሰርክት ብቻ ስለሚፈልግ፣ ለማጠናቀቅ ከ LO ይልቅ ቀልጣፋ ነው እና የQPD ወጪው ከ LO አካሄድ ወጪ ያነሰ ነው። ስራችን አራት ዋና አስተዋፅዖዎችን ያደርጋል። በመጀመሪያ፣ ምናባዊ ጌቶችን በ ref. 17 ላይ ለመተግበር በርካታ የተቆራረጡ የቤል ጥንዶችን ለመፍጠር የኳንተም ወረዳዎችን እና QPD ን እናቀርባለን። ሁለተኛ፣ በተለዋዋጭ ወረዳዎች ውስጥ በክላሲካል ቁጥጥር ሃርድዌር መዘግየት የሚመጡትን ስህተቶች እናቅናሳለን እና እናስተካክላለን በዲናሚካል ዲኮፑሊንግ እና ዜሮ-ኖይዝ ኤክስትራፖሌሽን ጥምረት። ሶስተኛ፣ በ103-node ግራፍ ስቴት ላይ የፔሪዮዲክ ድንበር ሁኔታዎችን ለመፍጠር እነዚህን ዘዴዎች እንጠቀማለን። አራተኛ፣ በሁለት የተለያየ QPUs መካከል የጥሬ ሰአት ክላሲካል ግንኙነትን እናሳያለን በዚህም የተከፋፈሉ QPUs ስርዓት በክላሲካል ሊንክ በኩል እንደ አንድ ሊሰራ እንደሚችል እናሳያለን። በተለዋዋጭ ወረዳዎች ጋር ተደምሮ፣ ይህ ሁለቱንም ቺፖችን አንድ የኳንተም ኮምፒውተር አድርገን እንድንሰራ ያስችለናል፣ ይህም በ142 ኪዩቢቶች ላይ የተዘረጋውን የፔሪዮዲክ ግራፍ ስቴት በመፍጠር እናሳያለን። ለረጅም-ርቀት ጌቶች መንገድ ወደፊት እንወያያለን እንዲሁም ድምዳሜያችንን እናቀርባለን። የሰርኮት መቁረጥ በኪዩቢት ብዛት ወይም ግንኙነት ውስንነት ምክንያት በቀጥታ በሃርድዌራችን ላይ ሊፈጸሙ የማይችሉ ትላልቅ የኳንተም ወረዳዎችን እናወርዳለን። የሰርኮት መቁረጥ ውስብስብ ሰርክትን በተናጥል ሊፈጸሙ የሚችሉ ንዑስ-ሰርኮች ይከፋፍላል። ሆኖም፣ ብዙ የሰርኮችን ማከናወን አለብን፣ ይህም የናሙና ከመጠን በላይ እንለዋለን። ከእነዚህ ንዑስ-ሰርኮች የተገኙ ውጤቶች ከዚያም የዋናው ሰርክት ውጤት ለማግኘት በክላሲካል እንደገና ይጣመራሉ። የስራችን ዋና አስተዋፅዖ አንዱ በLOCC ላይ ምናባዊ ጌቶችን መተግበር በመሆኑ፣ የሚያስፈልጉትን የተቆራረጡ የቤል ጥንዶችን በአካባቢያዊ ኦፕሬሽንስ እንዴት መፍጠር እንደምንችል እናሳያለን። እዚህ ላይ፣ በርካታ የተቆራረጡ የቤል ጥንዶች በፓራሜትሪክ የኳንተም ወረዳዎች ይፈጠራሉ፣ ይህም የተቆራረጠ የቤል ጥንድ ፋብሪካ ብለን እንጠራዋለን። በርካታ ጥንዶችን በአንድ ጊዜ መቁረጥ ዝቅተኛ የናሙና ከመጠን በላይ ይፈልጋል። የተቆራረጠ የቤል ጥንድ ፋብሪካ ሁለት የተለያየ የኳንተም ወረዳዎችን ስለሚፈጥር፣ እያንዳንዱን ንዑስ-ሰርክት የረጅም-ርቀት ጌቶች ያላቸው ኪዩቢቶች አጠገብ እናደርጋለን። ውጤቱም በመጨረሻ በቴሌፖርቴሽን ሰርክት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። ለምሳሌ፣ በFig. 1b፣ የተቆራረጠው የቤል ጥንዶች በኪዩቢት ጥንዶች (0, 1) እና (2, 3) ላይ CNOT ጌቶችን ለመፍጠር ጥቅም ላይ ይውላሉ። , የIBM Quantum System Two አርክቴክቸር መግለጫ። እዚህ፣ ሁለት 127 ኪዩቢት Eagle QPUs በጥሬ ሰአት ክላሲካል ሊንክ ተገናኝተዋል። እያንዳንዱ QPU በራክ ውስጥ በራሱ ኤሌክትሮኒክስ ቁጥጥር ይደረግበታል። ሁለቱንም QPUs አንድ አድርገን ለማሰራት ሁለቱንም ራኮች በጥብቅ እናስተባብራለን። , በቴሌፖርቴሽን ሰርክት ውስጥ የተቆራረጡ የቤል ጥንዶችን በመጠቀም በኪዩቢት ጥንዶች (q0, q1) እና (q2, q3) ላይ ምናባዊ CNOT ጌቶችን ለመተግበር የቴምፕሌት ኳንተም ሰርክት። የሐምራዊው ድርብ መስመሮች የጥሬ ሰአት ክላሲካል ሊንክን ያመለክታሉ። , ለሁለት በአንድ ጊዜ ለተቆራረጡ የቤል ጥንዶች የተቆራረጠ የቤል ጥንድ ፋብሪካዎች C2(θi)። የQPD አጠቃላይ የ27 የተለያዩ የፓራሜትር ስብስቦች θi አሉት። እዚህ፣ . a b c የፔሪዮዲክ ድንበር ሁኔታዎች በ ibm_kyiv፣ የ Eagle ፕሮሰሰር ላይ የፔሪዮዲክ ድንበር ሁኔታዎች ያሉት የግራፍ ስቴት |G⟩ እንገነባለን፣ ይህም በነባር የፊዚካል ግንኙነት የተጣሉ ገደቦችን ይሻገራል። እዚህ፣ G 103 ኖዶች አሉት እናም በአንደኛው እና በታችኛው ኪዩቢቶች መካከል አራት የረጅም-ርቀት ጠርዞች ያስፈልጋሉ (Fig. 2a)። የኖድ ስቴቢላይዘሮችን Si በእያንዳንዱ ኖድ i ∈ V እና በያንዳንዱ ጠርዝ (i, j) ∈ E ላይ ያሉትን ጠርዝ ስቴቢላይዘሮች SiSj ምርት እንለካለን። ከእነዚህ ስቴቢላይዘሮች፣ የኤንታንግልመንት ምስክርን እንገነባለን፣ ይህም በጠርዙ (i, j) ∈ E ላይ የባይፓርትማርክ ኤንታንግልመንት ካለ አሉታዊ ይሆናል። እኛ የባይፓርትማርክ ኤንታንግልመንት ላይ እናተኩራለን ምክንያቱም ይህ በምናባዊ ጌቶች መልሰን መፍጠር የምንፈልገው ግብአት ነው። ከሁለት በላይ ፓርቲዎች መካከል ያሉ የኤንታንግልመንት ምስክሮችን መለካት የቨርቹዋል ጌቶች ያልሆኑ እና ልኬቶች ጥራት ብቻ ይለካል ይህም የምናባዊ ጌቶች ተጽእኖ ያነሰ ግልጽ ያደርገዋል። , የሄቪ-ሄክሳጎናል ግራፍ በጠርዞች (1, 95), (2, 98), (6, 102) እና (7, 97) በመታጠፍ ወደ ቱቦ ቅርጽ ተጠቅልሏል፣ ሰማያዊው ደመቀ። እነዚህን ጠርዞች እንቆርጣቸዋለን። , የኖድ ስቴቢላይዘሮች Sj (ከላይ) እና ምስክሮች , (ከታች)፣ ከቁጥጥር ጠርዞች አጠገብ ላሉ ኖዶች እና ጠርዞች 1 መደበኛ መዛባት። ቀጥ ያሉ የሰረዙ መስመሮች ስቴቢላይዘሮችን እና ምስክሮችን በርቀት ወደ ተቆራረጡ ጠርዞች ይከፋፍሏቸዋል። , የስታቢላይዘር ስህተቶች ክምችት ስርጭት ተግባር። ከዋክብት በረጅም-ርቀት ጠርዞች የተተገበረ ጠርዝ ያላቸውን የኖድ ስቴቢላይዘሮችን ያመለክታሉ። በተቆረጠው ጠርዝ የፈተና (dash-dotted red line)፣ የረጅም-ርቀት ጌቶች አልተተገበሩም እና ከዋክብት ምልክት የተደረገባቸው ስቴቢላይዘሮች ስለዚህ የዩኒት ስህተት አላቸው። ግራጫው ክልል ከቁርጦቹ ጋር በተያያዙ የኖድ ስቴቢላይዘሮች ጋር የሚዛመድ የፕሮባቢሊቲ ብዛት ነው። – , በሁለት-ልኬት አቀማመጦች፣ አረንጓዴ ኖዶች 95, 98, 102 እና 97ን ይደግማሉ የተቆራረጡ ጠርዞችን ለማሳየት። በ ውስጥ ያሉ ሰማያዊ ኖዶች የተቆራረጡ የቤል ጥንዶችን ለመፍጠር ጥቅም ላይ የሚውሉ የኪዩቢት ግብዓቶች ናቸው። የኖድ i ቀለም የሚለካው ስቴቢላይዘር |Si − 1| ያለው አጠቃላይ ስህተት ነው፣ በቀለም ባር እንደሚታየው። አንድ ጠርዝ በጥቁር ከሆነ የኤንታንግልመንት ስታቲስቲክስ በ99% የመተማመን ደረጃ ላይ ተገኝቷል እና ቫዮሌት ከሆነ አልተገኘም። በ , የረጅም-ርቀት ጌቶች በSWAP ጌቶች ተተግብረዋል። በ , ተመሳሳይ ጌቶች በLOCC ተተግብረዋል። በ , አልተተገበሩም። a b c d f e d e f |G⟩ ን ለማዘጋጀት ሶስት የተለያዩ ዘዴዎችን እንጠቀማለን። የሃርድዌር-ተወላጅ ጠርዞች ሁልጊዜ በCNOT ጌቶች ይተገበራሉ ነገር ግን የፔሪዮዲክ ድንበር ሁኔታዎች በ (1) SWAP ጌቶች፣ (2) LOCC እና (3) LO ተጠቃሚዎች በጠቅላላው ፍርግርግ ላይ ኪዩቢቶችን ለማገናኘት ይተገበራሉ። በLOCC እና LO መካከል ያለው ዋና ልዩነት ነጠላ-ኪዩቢት ጌቶች በ2n የልኬት ውጤቶች ላይ የተመሰረቱ የፊድ-ፎርዋርድ ኦፕሬሽን ነው፣ n የቁርጦች ብዛት ነው። ከ22n ጉዳዮች እያንዳንዱ የX እና/ወይም Z ጌቶች ተገቢ ኪዩቢቶች ላይ የነጠላ ጥምርን ያነቃቃል። የልኬት ውጤቶችን ማግኘት፣ ተገቢውን ጉዳይ መወሰን እና በእሱ ላይ እርምጃ መውሰድ በክላሲካል ቁጥጥር ሃርድዌር በጥሬ ሰአት ይከናወናል፣ ይህም በተወሰነ የመዘግየት ወጪ። ከዜሮ-ኖይዝ ኤክስትራፖሌሽን እና ስቴገርድ ዲናሚካል ዲኮፑሊንግ ጋር ከዚህ መዘግየት የሚመጡትን ስህተቶች እናስተካክላለን እና እናቅናሳለን። በSWAP፣ LOCC እና LO ትግበራዎች |G⟩ ን በሃርድዌር-ተወላጅ ግራፍ ስቴት ላይ በG′ = (V, E′) የረጅም-ርቀት ጌቶች ተወግደዋል ማለትም E′ = EE\E₀። |G′⟩ የሚያዘጋጀው ሰርክት ስለዚህ 112 CNOT ጌቶችን ብቻ ይፈልጋል በሶስት ሽፋኖች የተደረደሩ የ Eagle ፕሮሰሰርን የሄቪ-ሄክሳጎናል ቶፖሎጂ ተከትሎ። ይህ ሰርክት |G⟩ ኖድ እና የጠርዙን ስቴቢላይዘሮች በሚለካበት ጊዜ ለተቆረጠ ጌት ኖዶች ላይ ትልቅ ስህተቶችን ሪፖርት ያደርጋል ምክንያቱም |G′⟩ ን ለመተግበር የተነደፈ ነው። ይህን የሃርድዌር-ተወላጅ መመዘኛ የጠፋው ጠርዝ መመዘኛ ብለን እንጠራዋለን። የ$SWAP$-ተኮር ሰርክት የረጅም-ርቀት ጠርዞችን E₀ ለመፍጠር ተጨማሪ 262 CNOT ጌቶችን ይፈልጋል፣ ይህም የሚለኩትን ስቴቢላይዘሮች ዋጋ በእጅጉ ይቀንሳል። በተቃራኒው፣ የE₀ LOCC እና LO ትግበራዎች SWAP ጌቶችን አይፈልጉም። የኖድ እና የጠርዙ ስቴቢላይዘሮቻቸው ስህተቶች ለተቆረጠ ጌት ኖዶች ባልተሳተፉት ላይ ከጠፋው የጠርዙ መመዘኛ ጋር በቅርብ ይከተላሉ። በተቃራኒው፣ የምናባዊ ጌት ተሳታፊ የሆኑ ስቴቢላይዘሮች ከጠፋው የጠርዙ መመዘኛ እና ከ$SWAP$ ትግበራ ዝቅተኛ ስህተት አላቸው። እንደ አጠቃላይ የጥራት መለኪያ፣ በመጀመሪያ በኖድ ስቴቢላይዘሮች ላይ ያለውን አጠቃላይ ስህተት እንዘግባለን፣ ማለትም ∑i∈V|Si − 1|። ትልቁ የ$SWAP$ ከመጠን በላይ የ44.3 አጠቃላይ የስህተት ድምር ተጠያቂ ነው። በጠፋው የጠርዙ መመዘኛ ላይ ያለው 13.1 ስህተት በአራት ቁርጦች ላይ ባሉ ስምንት ኖዶች የበላይነት የተያዘ ነው። በተቃራኒው፣ የ LO እና LOCC ስህተቶች በMCMs ተጽዕኖ ይደርስባቸዋል። ከ LO በ LOCC ተጨማሪ 1.9 ስህተት በማዘግየት እና በቴሌፖርቴሽን ሰርክት እና በተቆራረጠ የቤል ጥንዶች ውስጥ ያሉ CNOT ጌቶችን እናስቀምጣለን። የ$SWAP$-ተኮር ውጤቶች፣ በ99% የመተማመን ደረጃ ላይ በ116 ጠርዞች ላይ ኤንታንግልመንት አይለይም። ለ LO እና LOCC ትግበራ፣ በG ላይ ባሉ ሁሉም ጠርዞች ላይ የባይፓርትማርክ ኤንታንግልመንት ስታቲስቲክስን በ99% የመተማመን ደረጃ ይፈትሻል። እነዚህ መለኪያዎች ምናባዊ የረጅም-ርቀት ጌቶች ከ$SWAP$ ጥንታዊ መበታተን ይልቅ ያነሱ ስህተት ያላቸው ስቴቢላይዘሮችን እንደሚያመነጩ ያሳያሉ። በተጨማሪም፣ የኤንታንግልመንት ስታቲስቲክስን ለማረጋገጥ የልዩነትን በቂ ዝቅተኛ ያደርጉታል። ሁለት QPUsን እንደ አንድ መስራት አሁን ሁለት Eagle QPUs፣ እያንዳንዳቸው 127 ኪዩቢት ያላቸውን፣ በጥሬ ሰአት ክላሲካል ግንኙነት ወደ አንድ QPU እናጣምራለን። መሳሪያዎቹን እንደ አንድ ትልቅ ፕሮሰሰር ማሰራት ከትልቅ ኪዩቢት ሬጅስተር በላይ የሚዘረጉ የኳንተም ወረዳዎችን ማከናወንን ያካትታል። ከተዋሃደው QPU ላይ በአንድ ጊዜ በሚሰሩት ዩኒታሪ ጌቶች እና ልኬቶች በተጨማሪ፣ በሁለቱም መሳሪያዎች ላይ በሚሰሩ ጌቶች ለመጠቀም ተለዋዋጭ ወረዳዎችን እንጠቀማለን። ይህ በጥሬ ሰአት መመሳሰል እና ፈጣን ክላሲካል ኮሙኒኬሽን በሁለት የተለያየ መሳሪያዎች መካከል የሚሰበሰቡ የልኬት ውጤቶችን እና የመቆጣጠሪያ ፍሰትን ለጠቅላላው ስርዓት ለመወሰን ያስችላል። ይህን የጥሬ ሰአት ክላሲካል ግንኙነት በሁለት QPUs ላይ በሚዘረጋው 134 ኪዩቢቶች ላይ በሄቪ-ሄክሳጎናል ሪንግስ የተሰራውን የግራፍ ስቴት በመፍጠር እንፈትሻለን። እነዚህ ሪንግስ ባለ ሁለት-ደረጃ ስርዓቶች እና የንባብ ችግር ያለባቸውን ኪዩቢቶች በማግለል የተመረጡ ናቸው ከፍተኛ ጥራት ያለው የግራፍ ስቴት ለማረጋገጥ። ይህ ግራፍ በሶስት ልኬቶች ውስጥ ሪንግ ይፈጥራል እና እኛ በ LO እና LOCC የምንተገብራቸው አራት የረጅም-ርቀት ጌቶች ያስፈልጋሉ። ከዚህ በፊት፣ LOCC ፕሮቶኮሉ ለተቆራረጠ ጌት እያንዳንዳቸው ሁለት ተጨማሪ ኪዩቢቶች ያስፈልገዋል። ከቀዳሚው ክፍል እንደሚታየው፣ የ$SWAP$ ጌቶችን የማያካትተውን ግራፍ ከሚመለከቱት ግራፎች ጋር ውጤቶቻችንን እናመዝናለን። በሁለቱ መሳሪያዎች መካከል ምንም የኳንተም ሊንክ ስለሌለ የ$SWAP$ ጌቶችን መጠቀም አይቻልም። ግራፉን በLO እና LOCC በ99% የመተማመን ደረጃ ስንተገብር ሁሉም ጠርዞች የባይፓርትማርክ ኤንታንግልመንት ስታቲስቲክስ ያሳያሉ። በተጨማሪም፣ የ LO እና LOCC ስቴቢላይዘሮች የጠፋው የጠርዙ መመዘኛ ላልተጎዱ ኖዶች ተመሳሳይ ጥራት ያላቸው ናቸው። የረጅም-ርቀት ጌቶች ተጽዕኖ የደረሰባቸው ስቴቢላይዘሮች ከጠፋው የጠርዙ መመዘኛ ጋር ሲነፃፀሩ ትልቅ የስህተት ቅነሳ ያሳያሉ። የኖድ ስቴቢላይዘሮች ድምር ስህተት ∑i∈V|Si − 1|፣ ለጠፋው የጠርዙ መመዘኛ፣ LOCC እና LO በቅደም ተከተል 21.0፣ 19.2 እና 12.6 ናቸው። ከዚህ በፊት፣ ከ LO በ LOCC ተጨማሪ 6.6 ስህተቶች በቴሌፖርቴሽን ሰርክት እና በተቆራረጠ የቤል ጥንዶች ውስጥ ባሉ መዘግየቶች እና CNOT ጌቶች እናስቀምጣለን። የ LOCC ውጤቶች ሁለት ንዑስ-ሰርኮች በጥሬ ሰአት ክላሲካል ሊንክ የተገናኙበትን ተለዋዋጭ የኳንተም ሰርክት በሁለት የተለያየ QPUs ላይ እንዴት እንደሚፈፀም ያሳያሉ። የ LO ውጤቶች በአንድ 127-ኪዩቢት መሳሪያ ላይ በተከታታይ ንዑስ-ሰርኮችን ማከናወን ስለሚቻል የሩጫ ጊዜውን በ2 እጥፍ ከፍ በማድረግ ሊገኙ ይችላሉ። , በሶስት ልኬቶች ውስጥ የፔሪዮዲክ ድንበር ያለው የግራፍ ስቴት። ሰማያዊ ጠርዞች የተቆራረጡ ጠርዞች ናቸው። , እንደ አንድ መሳሪያ 254 ኪዩቢቶች የሚሰሩ ሁለት Eagle QPUs የመገናኘት ካርታ። ሰማያዊ ኖዶች በ ላይ ያለውን የግራፍ ስቴት የሚፈጥሩ ኪዩቢቶች ናቸው እና ሰማያዊ ኖዶች ለተቆራረጡ የቤል ጥንዶች ጥቅም ላይ ይውላሉ። , , በአካባቢያዊ ኦፕሬሽንስ (LOCC) (solid green) እና LO (solid orange) የተተገበሩ ስቴቢላይዘሮች ( ) እና የጠርዙ ምስክሮች ( ) ላይ ያለው አጠቃላይ ስህተት፣ እንዲሁም ለ ላይ ለሚገኘው የግራፍ ስቴት ለጠፋው የጠርዙ መመዘኛ (dotted-dashed red)። በ እና ፣ ከዋክብት የተቆራረጡ ጠርዞች ተጽዕኖ ያደረባቸውን ስቴቢላይዘሮች እና የጠርዙን ምስክሮች ያመለክታሉ። በ እና ፣ ግራጫው ክልል በቅደም ተከተል በቁርጦቹ ተጽዕኖ የተደረገባቸውን የኖድ ስቴቢላይዘሮች እና የጠርዙን ምስክሮች የፕሮባቢሊቲ ብዛት ነው። በ እና ፣ የ LO ትግበራ ከጠፋው የጠርዙ መመዘኛ የተሻለ አፈጻጸም እንዳለው እናስተውላለን፣ ይህም በተሻለ የመሳሪያ ሁኔታዎች ላይ የተመሰረተ ነው ምክንያቱም እነዚህ መረጃዎች ከመመዘኛው እና ከ LOCC ውሂብ በተለየ ቀን የተወሰዱ ናቸው። a b a c d c d a c d c d c d ውይይት እና መደምደሚያ በ LO እና LOCC አማካኝነት የረጅም-ርቀት ጌቶችን እንተገብራለን። በእነዚህ ጌቶች አማካኝነት በ103-node ጠፍጣፋ ፍርግርግ ላይ የፔሪዮዲክ ድንበር ሁኔታዎችን እንፈጥራለን እንዲሁም ሁለት Eagle ፕሮሰሰሮችን በጥሬ ሰአት እናገናኛለን የ134 ኪዩቢቶች የግራፍ ስቴት ለመፍጠር፣ ይህም ከነጠላ ቺፕ አቅሞች በላይ ይሄዳል። እዚህ፣ የተለዋዋጭ ወረዳዎችን የሚለካ ባህሪያት ለማጉላት የግራፍ ስቴቶችን ለመተግበር መርጠናል። የተቆራረጠ የቤል ጥንድ ፋብሪካዎቻችን በ ref. 17 ላይ የቀረበውን LOCC አካሄድ ያስችላሉ። ሁለቱም LO እና LOCC ፕሮቶኮሎች የሃርድዌር-ተወላጅ መመዘኛን በቅርብ የሚከተሉ ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ውጤቶች ይሰጣሉ። የሰርኮት መቁረጥ በሚለኩ ነገሮች ላይ ያለውን ልዩነት ይጨምራል። በLO እና LOCC አካሄዶች ሁለቱንም የልዩነትን በተረጋጋ ሁኔታ ውስጥ ማቆየት እንችላለን ይህም በምስክሮች ላይ በተደረጉ የስታቲስቲካል ፈተናዎች ይታያል። ዝርዝር የልዩነት ውይይት በመስመር ላይ ባለው ተጨማሪ መረጃ ውስጥ ይገኛል። የQPD መነሻ የሆነው የልዩነት መጨመር ምርምር አሁን የናሙና ከመጠን በላይ ለመቀነስ በማተኮር ላይ ነው። በቅርቡ እንደተረጋገጠው ብዙ ባለ ሁለት-ኪዩቢት ጌቶችን በአንድ ጊዜ መቁረጥ የ LO QPDs ን ከ LOCC ጋር ተመሳሳይ የናሙና ከመጠን በላይ ያመነጫል ነገር ግን ተጨማሪ ረዳት ኪዩቢት እና ዳግም ማስጀመር ሊፈልግ ይችላል። በ LOCC፣ QPD የሚያስፈልገው የቤል ጥንዶችን ለመቁረጥ ብቻ ነው። ይህ ውድ QPD ሊወገድ ይችላል፣ ማለትም ምንም የሾት ከመጠን በላይ፣ በርካታ ቺፖችን በማሰራጨት። በአጭር እስከ መካከለኛ ጊዜ ውስጥ፣ ይህ በኮንቬንሽናል ኬብሎች በኩል በማይክሮዌቭ ክልል ውስጥ ጌቶችን በማሰራት ሊከናወን ይችላል፣ ወይም በረጅም ጊዜ ውስጥ፣ በኦፕቲካል-ወደ-ማይክሮዌቭ ትራንስዳክሽን። የኤንታንግልመንት ስርጭት በተለምዶ ጫጫታ ያለው እና ያል-ከፍተኛ ደረጃ ላይ የደረሱ የኤንታንግልድ ግዛቶችን ሊያስከትል ይችላል። ሆኖም የጌት ቴሌፖርቴሽን የከፍተኛ ደረጃ ላይ የደረሰ የኤንታንግልድ ግብአት ይፈልጋል። ሆኖም፣ ያል-ከፍተኛ ደረጃ ላይ የደረሱ ግዛቶች የQPD የናሙና ወጪን ሊቀንሱ ይችላሉ እንዲሁም የያል-ከፍተኛ ደረጃ ላይ የደረሱ ግዛቶች በርካታ ቅጂዎች በኳንተም ሰርክት አፈፃፀም ወቅት ወይም በተከታታይ ሾቶች መካከል ባሉ መዘግየቶች ወቅት ወደ ንጹህ ግዛት ሊሰበሩ ይችላሉ ይህም ዳግም ማስጀመር ለ250 μs ያህል ሊሆን ይችላል። ከእነዚህ ቅንብሮች ጋር ተደምሮ፣ የኛ የጭንቀት ቅነሳ እና የተከለከሉ ተለዋዋጭ ወረዳዎች የሰርኮት መቁረጥን የናሙና ከመጠን በላይ ሳይኖራቸው የሞዱላር የኳንተም ኮምፒውቲንግ አርክቴክቸር ያስችላሉ። በመተግበሪያ ቅንብር ውስጥ፣ የሰርኮት መቁረጥ የሃሚልቶኒያን ሲሙሌሽን ሊጠቀም ይችላል። እዚህ ላይ፣ የሰርኮት መቁረጥ ወጪ በተቆራረጡ ቦንዶች ጥንካሬ ተባዝቶ የዝግመተ ለውጥ ጊዜ፣ በኤክስፖነንቲያል ያድጋል። ስለዚህ ይህ ወጪ ለደካማ ቦንዶች እና/ወይም ለአጭር የዝግመተ ለውጥ ጊዜዎች ተቀባይነት ያለው ሊሆን ይችላል። በተጨማሪም፣ ref. 42 ላይ የቀረበው LO አካሄድ በሃዳማርድ ሙከራ ውስጥ ረዳት ኪዩቢቶችን ይፈልጋል፣ ይህም በተመሳሳይ ቦንድ ትሮተርይዝድ ጊዜ ዝግመተ ለውጥ ውስጥ ብዙ ጊዜ ከተቆረጠ በዳይናሚክ ሰርክት በኩል ዳግም ማስጀመር ያስፈልገዋል። የሰርኮት መቁረጥ በሽቦዎች እና በጌቶች ላይ ሊተገበር ይችላል። ውጤቱም የሆኑት የኳንተም ወረዳዎች ተመሳሳይ መዋቅር ስላላቸው አካሄዳችን ለሁለቱም ጉዳዮች ተፈጻሚ ይሆናል። የጥሬ ሰአት ክላሲካል ሊንክ የረጅም-ርቀት ጌቶችን ይተገብራል
