经典与量子通信网络对模块化量子计算架构系统性能的影响

模块化架构是突破单芯片设计局限、实现量子计算机规模扩展的重要途径。然而,不同量子处理器间的非本地通信可能显著影响系统整体性能。该工作研究了网络基础设施在模块化量子计算架构中的作用,重点关注通信约束导致的相干性损耗。研究人员分析了经典网络延迟对量子隐形传态的影响,并界定了其成为系统瓶颈的条件。此外,该团队评估了不同网络拓扑结构,量化了通信资源对核心间通信数量与并行化的影响。通过在不同通信参数下开展全栈架构评估,该研究揭示了这些因素对系统性能的调控机制。结果表明:在当前技术假设下,即便采用适中时钟频率和有线并行互连,经典通信也不会在百万量子比特级系统中形成瓶颈;增加量子通信资源通常可缩短执行时间,但可能引入额外通信开销;量子计算核心间最优连接数量取决于算法特性与拓扑结构选择。该成果为构建可扩展的模块化量子计算架构提供了关键设计准则。

量科快讯