采用时分复用量子比特控制的量子电路开销

在低温环境下扩展量子处理器时,需要限制进入低温恒温器的量子位驱动线数量,因为更少的线路能简化系统冷却管理并减少复杂电子设备的需求。然而,尽管量子位控制的时间复用技术允许用少量驱动线操控多个量子位,但这存在一个权衡:驱动线越少,可并行控制的量子位就越少,从而导致量子算法执行时间的额外开销。本文通过数值和解析研究量化了这种权衡关系。针对标准量子处理器布局和典型门操作时长,研究发现该权衡对多数常见量子算法有利——在不显著增加开销的情况下,驱动线数量可大幅减少。具体而言: 1. 双量子位门耦合器可按量子位连接性决定的极限值,在零开销条件下分组至共用驱动线; 2. 单量子位门的串行化开销通常仅随共享驱动线的量子位数量呈对数级增长。 这些发现为持续推进大规模量子计算机研发提供了积极的技术路径。

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