JP2021504829A - ソフトウェア定義された量子コンピュータ - Google Patents
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Abstract
Description
この特許出願は、2018年11月26日に「ソフトウェア定義された量子コンピュータ」というタイトルの米国非仮出願第16/199993号、および2017年11月28日に出願された「ソフトウェア定義された量子コンピュータ」というタイトルの米国仮特許出願第62/591641号の優先権を主張し、その内容は、参照することにより、全体が本明細書に組み込まれる。
キュービットの可変数と可変接続。リソースマネージャは、要求されたアーキテクチャのためのリソースを最適化しながら両方の態様をキャプチャするように構成することができる。(b)イオンの数が32未満(例えば、イオントラップされたQCシステムの場合)のとき32のハードワイヤードチャネルまたは相互作用とのイオンのアライメントの最適性。正しいアライメントを見つけることは自明であり得る。
nイオンの場合、n<32であり、イオンをアライメントする33−nの方法がある。
すべてのこれらのアライメントのコストは、同じであると想定されるが、システムが校正を開始すると、コストをさらに良く理解することができる。上述したリソースマネージャは、非自明な費用関数(cost function)がある場合、最適化を提供するように構成される。
Claims (27)
- ソフトウェアプログラムからプログラミング命令を受信し、前記プログラミング命令に少なくとも一部基づいて制御信号を生成するように構成された制御ユニットと、
複数のキュービットと、を備え、前記複数のキュービットの数と、前記複数のキュービットの任意の2つの間の接続は、前記制御ユニットからの前記制御信号によりイネーブルにされ制御される、ソフトウェア定義された量子コンピュータ。 - ハードウェア記述言語は、前記制御ユニットおよび前記複数のキュービットを構成するために使用される、請求項1に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記制御ユニットは、動的に制御信号を生成して、前記複数のキュービットの数および前記複数のキュービットの任意の2つの間の接続を調節するように構成される、請求項1に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記複数のキュービットは、前記ソフトウェアプログラムに関連づけられた特定の量子演算を実行するように構成され、1つまたは複数の例外は、前記ソフトウェアプログラムの実行中に処理される、請求項1に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記1つまたは複数の例外は、ハードウェア例外、ソフトウェア例外または両方を含む、請求項3に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 各モジュールが、制御ユニット、通信制御ユニット、および複数のキュービットを有し、各制御ユニットは、ソフトウェアプログラムからプログラミング命令を受信し、前記プログラミング命令に少なくとも一部基づいて制御信号を生成するように構成され、前記複数のキュービットの数および前記複数のキュービットの任意の2つの間の接続が前記制御ユニットからの前記制御信号によりイネーブルにされ、制御される、複数のモジュールと、
前記複数のモジュールの各々からの前記通信制御ユニットからの通信チャネルをイネーブルにするように構成されるスイッチ/ルータユニットと、
を備えた、ソフトウェア定義された量子コンピュータ。 - 前記複数のモジュールの数は動的に変化する、請求項6に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 各通信制御ユニットは、前記ソフトウェアプログラムからのプログラミング命令を受信して、前記プログラミング命令の少なくとも一部に基づいて制御信号を生成するように構成される、請求項6に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 各通信制御ユニットは、それぞれの通信チャネルに関連する前記複数のキュービットの少なくとも1つを制御する、請求項8に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記複数のキュービットは、メモリ/オペレーションキュービットおよび通信キュービットを含み、前記メモリ/オペレーションキュービットは、前記制御ユニットからの制御信号によりイネーブルにされ、制御され、前記通信キュービットは、前記通信制御ユニットからの前記制御信号によりイネーブルにされ、制御される、請求項8に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- アプリケーションプログラミングインタフェース(API)と、
前記APIがリソースマネージャとスイッチを含む量子OSを実行する量子オペレーティングシステム(OS)と、
前記スイッチを介して接続された複数の量子コアであって、前記リソースマネージャは、前記複数の量子コア内のキュービットの割り当てを決定するように構成される複数の量子コアと、
を備えた、ソフトウェア定義された量子コンピューティングアーキテクチャ。 - 前記複数の量子コアは、異種アーキテクチャである、請求項11に記載のソフトウェア定義された量子コンピューティングアーキテクチャ。
- 前記異種アーキテクチャに1つまたは複数のトランスデューサをさらに備えた、請求項12に記載のソフトウェア定義された量子コンピューティングアーキテクチャ。
- 前記複数の量子コアは、同種アーキテクチャである、請求項11に記載のソフトウェア定義された量子コンピューティングアーキテクチャ。
- 前記スイッチは、ソフトスイッチとハードスイッチを含む、請求項11に記載のソフトウェア定義された量子コンピューティングアーキテクチャ。
- 前記複数の量子コアの1つまたは複数は、前記スイッチに接続された古典的チャネルと量子チャネルを有する、請求項11に記載のソフトウェア定義された量子コンピューティングアーキテクチャ。
- 量子プログラミング言語のハイレベル中間表現についての字句解析を実行するステップと、
前記字句解析の出力についてのセマンティック解析を実行するステップと、
前記セマンティック解析の出力に基づいて前記量子プログラミング言語の中間レベルの中間表現を生成するステップと、
を備えたソフトウェア定義された量子コンピュータのためのソースコードをコンパイルする方法。 - 前記セマンティック解析を実行することは、オペレーショナルセマンティック解析を実行するステップと、意味論的セマンティック解析を実行するステップを含む、請求項17に記載の方法。
- 量子プログラミング言語のハイレベル中間表現についての字句解析を実行するためのコードと、
前記字句解析の出力についてセマンティック解析を実行するためのコードと、
前記セマンティック解析の出力に基づいて前記量子プログラミング言語の中間レベルの中間表現を生成するためのコードと、
を備えた、ソフトウェア定義された量子コンピュータのためのソースコードをコンパイルするためにプロセッサにより実行可能な命令を備えたコードを記憶するコンピュータ可読媒体。 - 前記セマンティック解析を実行するためのコードは、オペレーショナルセマンティック解析を実行するためのコードと、意味論的セマンティック解析を実行するためのコードを含む、請求項19に記載のコンピュータ可読媒体。
- 第1の制御ユニットと、
第2の制御ユニットと、を備え、
前記第1の制御ユニットは、ソフトウェアプログラムからプログラミング命令を受信し、第1の制御信号を生成するように構成され、第1の複数のキュービットは、前記第1の制御ユニットからの前記第1の制御信号によりイネーブルにされて制御され、
前記第2の制御ユニットは、前記ソフトウェアプログラムからのプログラミング命令を受信し、第2の制御信号を生成するように構成され、第2の複数のキュービットは、前記第2の制御ユニットからの前記第2の制御信号によりイネーブルにされて制御され、
前記第1の制御ユニットはさらに、前記第2の複数のキュービットの数が、シャトルされる前記第1の複数のキュービットの数だけ増加されるように、前記第2の制御ユニットにより制御される、前記第1の複数のキュービットの数をシャトルするようにさらに構成される、ソフトウェア定義された量子コンピュータ。 - 前記第1の制御ユニットによって受信される前記プログラミング命令は、前記第2の制御ユニットにより受信されたプログラミング命令とは異なる、請求項21に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記シャトルされる前記第1の複数のキュービットの前記数は、前記第1の複数のキュービットに関連した情報を含み、前記情報は、シャトルされる前記第1の複数のキュービットの数だけ、前記第2の複数のキュービットに転送される、請求項21に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記第1の制御ユニットと前記第2の制御ユニットを含む制御ユニットの数は、動的に変化される、請求項21に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記第1の制御ユニットにより受信された前記プログラミング命令は、前記第2の制御ユニットにより制御される、前記第1の複数のキュービットの数をシャトルするための通信命令を含む、請求項21に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記第2の制御ユニットにより制御されるようにシャトルされた、前記第1の複数のキュービットの前記数は、1つまたは複数のキュービットを含み、前記1つまたは複数のキュービッドのシャトリングは、前記第1の複数のキュービットと、前記第2の複数のキュービットとの間の通信チャネルを確立する、請求項21に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
- 前記第1の複数のキュービットは、前記第1の制御ユニットからの前記制御信号によりイネーブルにされ、制御されるメモリ/オペレーションキュービットおよび通信キュービット含み、シャトルされる前記第1の複数のキュービットの数は、1つまたは複数の前記通信キュービットを含む、請求項21に記載のソフトウェア定義された量子コンピュータ。
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