```html Tekijät: Almudena Carrera Vazquez Caroline Tornow Diego Ristè Stefan Woerner Maika Takita Daniel J. Egger Tiivistelmä Kvanttitietokoneet käsittelevät tietoa kvanttimekaniikan lakien avulla. Nykyiset kvanttilaitteistot ovat kohinaisia, pystyvät säilyttämään tietoa vain lyhyen aikaa ja ovat rajoitettuja muutamaan kubittiin, eli kvanttibittiin, jotka on tyypillisesti järjestetty tasomaisesti [viite 1]. Kvanttilaskennan monet sovellukset vaativat kuitenkin enemmän yhteenliitettävyyttä kuin laitteiston tarjoama tasomainen hila useammalla kubitilla kuin mitä yhdessä kvanttiprosessointiyksikössä (QPU) on saatavilla. Yhteisö toivoo voivansa ratkaista näitä rajoituksia yhdistämällä QPU:ita klassisen viestinnän avulla, mitä ei ole vielä kokeellisesti todistettu. Tässä artikkelissa toteutamme kokeellisesti virheenkorjattuja dynaamisia piirejä ja piirien leikkausta luodaksemme kvanttitiloja, jotka vaativat jaksollista yhteenliitettävyyttä käyttäen jopa 142 kubittia kahdessa QPU:ssa, joissa kummassakin on 127 kubittia ja jotka on yhdistetty reaaliaikaisesti klassisella linkillä. Dynaamisessa piirissä kvanttiportit voidaan ohjata klassisesti kesken piirin suoritettavien mittausten tulosten perusteella, eli kubittien koherenssiajan puitteissa. Reaaliaikainen klassinen linkkimme mahdollistaa kvanttiportin soveltamisen yhdessä QPU:ssa toisen QPU:n mittaustuloksen perusteella. Lisäksi virheenkorjattu ohjaus parantaa kubittien yhteenliitettävyyttä ja laitteiston käskykantaa, mikä lisää kvanttitietokoneidemme monipuolisuutta. Työmme osoittaa, että voimme käyttää useita kvanttiprosessoreita yhtenä virheenkorjattujen dynaamisten piirien avulla, jotka on mahdollistettu reaaliaikaisella klassisella linkillä. Pääsisältö Kvanttitietokoneet käsittelevät kvanttibitteihin koodattua tietoa unitaarisilla operaatioilla. Kvanttitietokoneet ovat kuitenkin kohinaisia, ja useimmat suuren mittakaavan arkkitehtuurit järjestävät fyysiset kubitit tasomaiseen hilaan. Siitä huolimatta nykyiset prosessorit, joissa on virheenkorjaus, voivat jo simuloida laitteistokohtaisia Ising-malleja 127 kubitilla ja mitata havaintoja sellaisessa mittakaavassa, jossa klassisten tietokoneiden brute-force-lähestymistavat alkavat kohdata vaikeuksia [viite 1]. Kvanttitietokoneiden hyödyllisyys riippuu jatkokehityksestä ja niiden rajallisen kubittiyhteenliitettävyyden ylittämisestä. Modulaarinen lähestymistapa on tärkeä nykyisten kohinaisten kvanttiprosessoreiden skaalaamisessa [viite 2] ja suurten fyysisten kubittimäärien saavuttamisessa, joita tarvitaan vikasietoisuuteen [viite 3]. Loukkusidonnaiset ja neutraalit atomiarkkitehtuurit voivat saavuttaa modulaarisuutta fyysisesti kuljettamalla kubitteja [viite 4, 5]. Lähitulevaisuudessa suprajohtavien kubittien modulaarisuus [viite 6] saavutetaan lyhyen kantaman yhdysjohtimilla, jotka yhdistävät vierekkäisiä siruja [viite 7, 8]. Keskipitkällä aikavälillä pitkän kantaman portit, jotka toimivat mikroaaltoalueella, voidaan toteuttaa pitkien perinteisten kaapeleiden kautta [viite 9, 10, 11]. Tämä mahdollistaisi epätasaisen kubittiyhteenliitettävyyden, joka soveltuu tehokkaaseen virheenkorjaukseen [viite 3]. Pitkän aikavälin vaihtoehto on kietouttaa etäisiä QPU:ita optisella linkillä hyödyntäen mikroaalto-optista transduktiota [viite 12], jota ei tietääksemme ole vielä demonstroitu. Lisäksi dynaamiset piirit laajentavat kvanttitietokoneen operaatioiden joukkoa suorittamalla kesken piirin mittauksia (MCM) ja ohjaamalla klassisesti porttia kubittien koherenssiajan puitteissa. Ne parantavat algoritmin laatua [viite 13] ja kubittien yhteenliitettävyyttä [viite 14]. Kuten näytämme, dynaamiset piirit mahdollistavat myös modulaarisuuden yhdistämällä QPU:ita reaaliaikaisesti klassisen linkin kautta. Otamme täydentävän lähestymistavan, joka perustuu virtuaalisiin portteihin, pitkän kantaman vuorovaikutusten toteuttamiseksi modulaarisessa arkkitehtuurissa. Yhdistämme mielivaltaisissa paikoissa olevat kubitit ja luomme kietoutumisen tilastot kvasi-todennäköisyyshajotelman (QPD) kautta [viite 15, 16, 17]. Vertaamme paikallisten operaatioiden (LO) vain -järjestelmää [viite 16] klassiseen kommunikaatioon (LOCC) laajennettuun [viite 17]. LO-järjestelmä, joka on demonstroitu kahden kubitin asetelmassa [viite 18], vaatii useiden kvanttipiirien suorittamista vain paikallisilla operaatioilla. Sitä vastoin LOCC:n toteuttamiseksi kulutamme virtuaalisia Bell-pareja teleportaatiopiirissä kahden kubitin porttien luomiseksi [viite 19, 20]. Harvan ja tasomaisen yhteenliitettävyyden kvanttilaitteistossa Bell-parin luominen mielivaltaisten kubittien välille vaatii pitkän kantaman controlled-NOT (CNOT) -porttia. Näiden porttien välttämiseksi käytämme QPD:tä paikallisten operaatioiden yli, mikä johtaa leikattuihin Bell-pareihin, joita teleportaatio kuluttaa. LO ei tarvitse klassista linkkiä ja on siten yksinkertaisempi toteuttaa kuin LOCC. Kuitenkin, koska LOCC vaatii vain yhden parametroidun mallipiirin, se on tehokkaampi kääntää kuin LO ja sen QPD-kustannus on pienempi kuin LO-järjestelmän kustannus. Työmme sisältää neljä keskeistä panosta. Ensinnäkin esitämme kvanttipiirit ja QPD:n useiden leikattujen Bell-parien luomiseksi virtuaalisten porttien toteuttamiseksi viitteessä [viite 17]. Toiseksi, tukahdutamme ja lievennämme virheitä, jotka johtuvat klassisen ohjauslaitteiston latenssista dynaamisissa piireissä [viite 21] yhdistämällä dynaamista poissulkemista ja nollakohinan ekstrapolointia [viite 22]. Kolmanneksi, hyödynnämme näitä menetelmiä jaksollisen rajankäyttöehdon suunnitteluun 103-solmuisessa graafitilassa. Neljänneksi, demonstroimme reaaliaikaisen klassisen yhteyden kahden erillisen QPU:n välillä, osoittaen siten, että jaettuja QPU-järjestelmiä voidaan käyttää yhtenä klassisen linkin avulla [viite 23]. Yhdessä dynaamisten piirien kanssa tämä mahdollistaa molempien sirujen käyttämisen yhtenä kvanttitietokoneena, jonka esimerkinomaisesti suunnittelemme jaksollisen graafitilan, joka ulottuu molempiin laitteisiin 142 kubitilla. Keskustelemme polusta pitkän kantaman porttien luomiseksi ja esitämme johtopäätöksemme. Piirien leikkaus Suoritamme suuria kvanttipiirejä, joita ei voida suoraan suorittaa laitteistollamme kubittimäärän tai yhteenliitettävyyden rajoitusten vuoksi, leikkaamalla portteja. Piirien leikkaus hajottaa monimutkaisen piirin osapiireiksi, jotka voidaan suorittaa yksittäin [viite 15, 16, 17, 24, 25, 26]. Meidän on kuitenkin suoritettava suurennettu määrä piirejä, joita kutsumme näytteenottokustannukseksi. Näiden osapiirien tulokset yhdistetään sitten klassisesti alkuperäisen piirin tuloksen saamiseksi (Metodit, kohta 6). Koska yksi työmme keskeisistä panoksista on virtuaalisten porttien toteuttaminen LOCC:lla, näytämme, miten tarvittavat leikatut Bell-parit luodaan paikallisilla operaatioilla. Tässä useita leikattuja Bell-pareja suunnitellaan parametroiduilla kvanttipiireillä, joita kutsumme leikatun Bell-parin tehtaaksi (kuva 1b, c). Useiden parien samanaikainen leikkaaminen vaatii pienemmän näytteenottokustannuksen [viite 17]. Koska leikattu Bell-pari-tehdas muodostaa kaksi erillistä kvanttipiiriä, sijoitamme kunkin osapiirin lähelle kubitteja, joilla on pitkän kantaman portit. Tuloksena olevaa resurssia käytetään sitten teleportaatiopiirissä. Esimerkiksi kuvassa 1b leikattuja Bell-pareja käytetään CNOT-porttien luomiseksi kubittipareille (0, 1) ja (2, 3) (katso osio "Leikattujen Bell-parien tehtaat"). , IBM Quantum System Two -arkkitehtuurin kuvaus. Tässä kaksi 127 kubitin Eagle QPU:ta on yhdistetty reaaliaikaisella klassisella linkillä. Jokaista QPU:ta ohjaa sen elektroniikka sen telineessä. Synkronisoimme tiukasti molemmat telineet käyttäen molempia QPU:ita yhtenä. , Mallikvanttipiiri virtuaalisten CNOT-porttien toteuttamiseksi kubittipareilla ( 0, 1) ja ( 2, 3) LOCC:lla kuluttamalla leikattuja Bell-pareja teleportaatiopiirissä. Purppuranväriset kaksoisviivat vastaavat reaaliaikaista klassista linkkiä. , Leikattujen Bell-parien tehtaat 2( ) kahdelle samanaikaisesti leikatulle Bell-parille. QPD:llä on yhteensä 27 erilaista parametrijoukkoa . Tässä, . a b q q q q c C θ i θ i Jaksolliset rajankäyttöehdot Rakennamme graafitilan | ⟩ jaksollisilla rajankäyttöehdoilla ibm_kyiv:llä, Eagle-prosessorilla [viite 1], ylittäen sen fyysisen yhteenliitettävyyden asettamat rajat (katso osio "Graafitilat"). Tässä :llä on ∣ ∣ = 103 solmua ja se vaatii neljä pitkän kantaman reunaa lr = {(1, 95), (2, 98), (6, 102), (7, 97)} Eagle-prosessorin ylä- ja alaosan kubittien välillä (kuva 2a). Mittaamme solmujen stabilisaattorit jokaisessa solmussa ∈ ja reunojen stabilisaattorit, jotka muodostuvat -tulosta kunkin reunan ( , ) ∈ yli. Näistä stabilisaattoreista rakennamme kietoutumistodistajan , joka on negatiivinen, jos kietoutumista on reunojen ( , ) ∈ välillä (viite 27) (katso osio "Kietoutumistodistaja"). Keskitymme kaksipuoliseen kietoutumiseen, koska se on resurssi, jonka haluamme luoda uudelleen virtuaalisilla porteilla. Todistajien mittaaminen yli kahden osapuolen mittaa vain virtuaalisten porttien ja mittausten laatua, mikä tekee virtuaalisten porttien vaikutuksesta vähemmän selkeän. G G V E Si i V SiSj i j E i j E , Raskas kuusikulmainen graafi taitetaan itsensä päälle putkimaiseksi muodoksi reunojen (1, 95), (2, 98), (6, 102) ja (7, 97) avulla, jotka on korostettu sinisellä. Leikkaamme nämä reunat. , Solmustabilisaattorit (ylhäällä) ja todistajat , (alhaalla), 1 standardipoikkeamalla solmuille ja reunoille lähellä pitkän kantaman reunoja. Pystysuorat katkoviivat ryhmittelevät stabilisaattorit ja todistajat niiden etäisyyden mukaan leikattuihin reunoihin. , Stabilisaattorivirheiden kumulatiivinen jakaumafunktio. Tähdet osoittavat solmustabilisaattorit , joilla on pitkän kantaman portin toteuttama reuna. Pudotetun reunan vertailussa (katkoviivainen punainen viiva) pitkän kantaman portteja ei toteuteta ja tähtimerkkityt stabilisaattorit ovat siten virheellisiä. Harmaa alue on todennäköisyysmassa, joka vastaa leikkausten vaikuttamia solmustabilisaattoreita. – , Kaksiulotteisissa asetteluissa vihreät solmut kopioivat solmut 95, 98, 102 ja 97 osoittamaan leikatut reunat. Siniset solmut kuvassa ovat kubittiresursseja leikattujen Bell-parien luomiseksi. Solmun väri on mitatun stabilisaattorin absoluuttinen virhe ∣ − 1∣, kuten väripalkki osoittaa. Reuna on musta, jos kietoutumistilastot havaitaan 99 %:n luottamustasolla, ja violetti, jos ei. Kuvassa pitkän kantaman portit toteutetaan SWAP-porteilla. Kuvassa samat portit toteutetaan LOCC:lla. Kuvassa niitä ei toteuteta ollenkaan. a b Sj c Sj d f e i Si d e f Valmistamme | ⟩ käyttämällä kolmea eri menetelmää. Laitteistokohtaiset reunat toteutetaan aina CNOT-porteilla, mutta jaksolliset rajankäyttöehdot toteutetaan (1) SWAP-porteilla, (2) LOCC:lla ja (3) LO:lla yhdistämään kubitit koko hilan yli. Suurin ero LOCC:n ja LO:n välillä on syöttötoiminto, joka koostuu yksikubittisistä porteista, jotka riippuvat 2 mittaustuloksesta, missä on leikkausten määrä. Jokainen 22 tapauksesta käynnistää ainutlaatuisen yhdistelmän - ja/tai -portteja sopiviin kubitteihin. Mittaustulosten hankinta, vastaavan tapauksen määrittäminen ja sen perusteella toimiminen suoritetaan reaaliaikaisesti ohjauslaitteistolla, kiinteän lisälatenssin kustannuksella. Lievennämme ja tukahdutamme latenssista johtuvia virheitä nollakohinan ekstrapoloinnilla [viite 22] ja vuorottelevalla dynaamisella poissulkemisella [viite 21, 28] (katso osio "Virheen lievennetyt kvanttipiirin kytkentäohjeet"). G n n n X Z Vertaillemme | ⟩:n SWAP-, LOCC- ja LO-toteutuksia laitteistokohtaisella graafitilalla ′ = ( , ′), joka saadaan poistamalla pitkän kantaman portit, eli ′ = lr. Piiri, joka valmistaa | ′⟩, vaatii siten vain 112 CNOT-porttia kolmessa kerroksessa, jotka noudattavat Eagle-prosessorin raskasta kuusikulmaista topologiaa. Tämä piiri raportoi suuria virheitä mitattaessa | ⟩:n solmu- ja reunastabilisaattoreita leikatun portin solmuille, koska se on suunniteltu toteuttamaan | ′⟩. Viittaamme tähän laitteistokohtaiseen vertailuun pudotetun reunan vertailuna. SWAP-pohjainen piiri vaatii lisäksi 262 CNOT-porttia pitkien reunojen lr luomiseksi, mikä vähentää dramaattisesti mitattujen stabilisaattorien arvoa (kuva 2b–d). Sitä vastoin LO- ja LOCC-toteutukset reunoille lr eivät vaadi SWAP-portteja. Niiden solmu- ja reunastabilisaattorien virheet solmuille, joihin leikattu portti ei vaikuta, seuraavat tarkasti pudotetun reunan vertailua (kuva 2b, c). Päinvastoin, virtuaalisella portilla vaikuttavilla stabilisaattoreilla on pienempi virhe kuin pudotetun reunan vertailulla ja SWAP-toteutuksella (kuva 2c, tähtimerkit). Kokonaislaatuna raportoimme ensin solmustabilisaattorien absoluuttisten virheiden summan, eli ∑ ∈ ∣ − 1∣ (Laajennettu datataulukko 1). Suuri SWAP-kustannus aiheuttaa 44,3:n absoluuttisen virhesumman. Pudotetun reunan vertailun 13,1 virhe johtuu pääasiassa kahdeksasta solmusta neljällä leikkauksella (kuva 2c, tähtimerkit). Sitä vastoin LO- ja LOCC-virheet vaikuttavat MCM:t. Aiheutamme LOCC:n 1,9 lisävirheen LO:hon verrattuna latensseihin ja teleportaatiopiirin sekä leikattujen Bell-parien CNOT-portteihin. SWAP-pohjaisissa tuloksissa, ei havaita kietoutumista 116 reunasta 35:ssä 99 %:n luottamustasolla (kuva 2b, d). LO- ja LOCC-toteutuksessa todistaja havaitsee kaksipuolisen kietoutumisen tilastot kaikkien :n reunojen yli 99 %:n luottamustasolla (kuva 2e). Nämä mittarit osoittavat, että virtuaaliset pitkän kantaman portit tuottavat stabilisaattoreita, joilla on pienempiä virheitä kuin niiden hajottaminen SWAPeiksi. Lisäksi ne pitävät varianssin riittävän pienenä kietoutumistilastojen varmistamiseksi. G G V E E EE G G G E E i V Si G Kahden QPU:n käyttö yhtenä Yhdistämme nyt kaksi 127 kubitin Eagle QPU:ta yhdeksi QPU:ksi reaaliaikaisen klassisen yhteyden kautta. Laitteiden käyttäminen yhtenä, suurempana prosessorina sisältää yhdistetyn QPU:n yli kulkevien kvanttipiirien suorittamisen. Lukuun ottamatta yksikköportteja ja mittauksia, jotka suoritetaan samanaikaisesti yhdistetyssä QPU:ssa, käytämme dynaamisia piirejä suorittaaksemme portteja, jotka vaikuttavat molempien laitteiden kubitteihin. Tämä mahdollistuu tiiviillä synkronoinnilla ja nopealla klassisella viestinnällä fyysisesti erillisten instrumenttien välillä, joita tarvitaan mittaustulosten keräämiseen ja ohjausvirran määrittämiseen koko järjestelmän yli [viite 29]. Testaamme tämän reaaliaikaisen klassisen yhteyden suunnittelemalla graafitilan 134 kubitilla, joka on rakennettu raskaista kuusikulmaisista renkaista, jotka kulkevat molempien QPU:iden läpi (kuva 3). Nämä renkaat valittiin poistamalla kubitit, jotka kärsivät kaksi-tason järjestelmistä ja lukuvirheistä, jotta varmistetaan korkealaatuinen graafitila. Tämä graafi muodostaa renkaan kolmessa ulottuvuudessa ja vaatii neljä pitkän kantaman porttia, jotka toteutamme LO:lla ja LOCC:lla. Kuten aiemmin, LOCC-protokolla vaatii kaksi lisäkubittia per leikattu portti leikatuille Bell-pareille. Kuten edellisessä osiossa, vertailemme tuloksiamme graafiin, joka ei toteuta molempien QPU:iden yli ulottuvia reunoja. Koska laitteiden välillä ei ole kvanttilinkkiä, SWAP-porttien vertailu on mahdotonta. Kaikki reunat osoittavat kaksipuolisen kietoutumisen tilastoja, kun toteutamme graafin LO:lla ja LOCC:lla 99 %:n luottamustasolla. Lisäksi LO- ja LOCC-stabilisaattoreilla on sama laatu kuin pudotetun reunan vertailulla solmuille, joihin pitkän kantaman portti ei vaikuta (kuva 3c). Pitkän kantaman porttien vaikuttamilla stabilisaattoreilla on suuri virheen väheneminen verrattuna pudotetun reunan vertailuun. Solmustabilisaattorien absoluuttisten virheiden summa ∑ ∈ ∣ − 1∣ on 21,0, 19,2 ja 12,6 pudotetulle reunalle, LOCC:lle ja LO:lle, vastaavasti. Kuten ennenkin, aiomme LOCC:n 6,6 lisävirheen LO:hon verrattuna latensseihin ja teleportaatiopiirin sekä leikattujen Bell-parien CNOT-portteihin. LOCC-tulokset osoittavat, miten dynaaminen kvanttipiiri, jossa kaksi osapiiriä on yhdistetty reaaliaikaisella klassisella linkillä, voidaan suorittaa kahdella muuten erillisellä QPU:lla. LO-tulokset voitaisiin saada yhdellä 127 kubitin laitteella, jonka kustannus on kaksinkertainen suoritusaika, koska osapiirit voidaan suorittaa peräkkäin. i V Si , Graafitila jaksollisilla rajoilla esitettynä kolmessa ulottuvuudessa. Siniset reunat ovat leikatut reunat. , Kahden Eagle QPU:n kytkentäkartta, joita käytetään yhtenä laitteena 254 kubitilla. Purppuranväriset solmut ovat kuvassa olevan graafitilan muodostavia kubitteja ja siniset solmut käytetään leikattuihin Bell-pareihin. , , Stabilisaattorien absoluuttinen virhe ( ) ja reunatodistajat ( ) toteutettuna LOCC:lla (kiinteä vihreä) ja LO:lla (kiinteä oranssi) sekä pudotetun reunan vertailugraafilla (katkoviiva-piste punainen) kuvan graafitilalle. Kuvissa ja tähdet osoittavat stabilisaattorit ja reunatodistajat, joihin leikkaukset vaikuttavat. Kuvissa ja harmaa alue on solmustabilisaattorien ja reunatodistajien todennäköisyysmassa, joihin leikkaus vaikuttaa. Kuvissa ja havaitsemme, että LO-toteutus ylittää pudotetun reunan vertailun, jonka aiomme parempiin laiteolosuhteisiin, koska nämä tiedot otettiin eri päivänä kuin vertailu ja LOCC-tiedot. a b a c d c d a c d c d c d Keskustelu ja johtopäätös Toteutamme pitkän kantaman portteja LO:lla ja LOCC:lla. Näillä porteilla suunnittelemme jaksolliset rajankäyttöehdot 103-solmuiselle tasomaiselle hilalle ja yhdistämme kaksi Eagle-prosessoria reaaliaikaisesti luodaksemme graafitilan 134 kubitilla, ylittäen yhden sirun kyvyt. Tässä valitsimme toteuttaa graafitiloja sovelluksena korostaaksemme dynaamisten piirien skaalautuvia ominaisuuksia. Leikatut Bell-pari-tehtaamme mahdollistavat LOCC-järjestelmän esitetyn viitteessä [viite 17]. Sekä LO- että LOCC-protokollat tuottavat korkealaatuisia tuloksia, jotka vastaavat tarkasti laitteistokohtaista vertailua. Piirien leikkaus lisää mitattujen havaittavien varianssia. Voimme pitää varianssin hallinnassa sekä LO- että LOCC-järjestelmissä, kuten tilastolliset testit todistajille osoittavat. Syvällinen keskustelu mitatusta varianssista löytyy täydentävistä tiedoista. Varianssin kasvu QPD:stä johtuen on syy siihen, miksi tutkimus keskittyy nyt näytteenottokustannuksen vähentämiseen. Hiljattain osoitettiin, että useiden kahden kubitin porttien samanaikainen leikkaaminen johtaa optimaalisiin LO QPD:ihin, joilla on sama näytteenottokustannus kuin LOCC:llä, mutta joka vaatii lisäapukubitin ja mahdollisesti nollauksen [viite 30, 31]. LOCC:ssa QPD:tä tarvitaan vain Bell-parien leikkaamiseen. Tämä kallis QPD voitaisiin poistaa, eli ei näytteenottokustannusta, jakamalla kietoutumista useiden sirujen yli [viite 32, 33]. Lähitulevaisuudessa tämä voitaisiin tehdä suorittamalla portteja mikroaaltoalueella perinteisten kaapeleiden kautta [viite 10, 34, 35] tai pitkällä aikavälillä optisella-mikroaaltotransduktiolla [viite 36, 37, 38]. Kietoutumisen jakaminen on tyypillisesti kohinaista ja voi johtaa ei-maksimikietoutuneisiin tiloihin. Porttiteleportaatio vaatii kuitenkin maksimikietoutuneen resurssin. Silti ei-maksimikietoutuneet tilat voisivat alentaa QPD:n näytteenottokustannusta [viite 39] ja ei-maksimikietoutuneiden tilojen useita kopioita voitaisiin tislata puhtaaksi tilaksi teleportaatiota varten [viite 40] joko kvanttipiirin suorituksen aikana tai mahdollisesti peräkkäisten laukausten välisillä viiveillä, jotka voivat olla jopa 250 μs nollauksille [viite 41]. Yhdistettynä näihin asetuksiin, virheen lievennetyt ja tukahdutetut dynaamiset piirimme mahdollistaisivat modulaarisen kvanttilaskenta-arkkitehtuurin ilman piirien leikkauksen näytteenottokustannusta. Sovelluksen asetelmassa piirien leikkaus voisi hyödyttää Hamiltonin simulaatiota [viite 42]. Tässä piirien leikkauksen kustannus on eksponentiaalinen leikattujen sidosten vahvuuden kertaa evoluutioaika. Tämä kustannus voi siten olla kohtuullinen heikoille sidoksille ja/tai lyhyille evoluutioajoille. Lisäksi viitteessä [viite 42] esitetty LO-järjestelmä vaatii apukubitteja Hadamard-testissä, joka vaatisi nollauksen dynaamisen piirin avulla, jos sama sidoksen leikataan useita kertoja Trotterin aikakehityksessä. Piirien leikkausta voidaan soveltaa sekä johtoihin että portteihin. Tuloksena olevilla kvanttipiireillä on samankaltainen rakenne, mikä tekee lähestymistavastamme sovellettavan molempiin tapauksiin. Reaaliaikainen klassinen linkkimme toteuttaa pitkän kantaman portteja ja yhdistää klassisesti erillisiä kvanttiprosessoreita. Esittelemillämme leikatuilla Bell-pareilla on arvoja työmme ulkopuolella. Esimerkiksi näitä pareja voidaan käyttää suoraan mittauspohjaisen kvanttilaskennan piirien leikkaamiseen, joka perustuu dynaamisiin piireihin [viite 14]. Tämä voitaisiin toteuttaa myös LO:lla; tuloksena olisi suoritusasetelma, joka on identtinen dynaamisten piirien kanssa. Lisäksi vuorottelevan dynaamisen poissulkemisen ja nollakohinan ekstrapoloinnin yhdistelmä lieventää pitkiä syöttötoimintojen viiveitä, mikä mahdollistaa dynaamisten piirien korkealaatuisen toteutuksen. Työmme valottaa kohinan lähteitä, kuten ZZ-ristikytkentää latenssin aikana, joita hajautettujen suprajohtavien kvanttitietokoneiden transpilattorin on otettava huomioon [viite 43]. Yhteenvetona, osoitamme, että voimme käyttää useita kvanttiprosessoreita yhtenä virheen lievennettyjen dynaamisten piirien avulla, jotka on mahdollistettu reaaliaikaisella klassisella linkillä. Menetelmät Piirien leikkaus Kvanttipiirin portit ovat kvanttikanavia, jotka vaikuttavat tiheysmatriiseihin . Yksittäinen kvanttikanava leikataan il ρ
