Den arkitektoniska skalbarhet som de senaste förslagen från en storskalig fotonikbaserad kvantdator, som utnyttjar den teoretiska utvecklingen av topologiska klustertillstånd och det fotoniska chipet, gör att vi kan gå vidare till en diskussion om massivt skalad Quantum Information Processing (QIP). I detta brev introducerar vi modellen för en säker och oskyddad topologisk kluster stordator. Vi anser att kvantanalogen i High Performance Computing, där en dedikerad servergård används av många användare för att köra algoritmer och dela kvantdata. Den skalstruktur av fotonikbaserade topologiska klusterdata leder till en attraktiv framtid för serverbaserade QIP, där dedikerade stordatorer kan konstrueras och/eller expanderas för att tjäna en allt hungrigare användarbas med den idealiska resursen för individuell kvantinformationsbehandling. Sedan införandet av kvantinformationsvetenskap i slutet av 1970-talet och början av 1980-talet, har en storskalig fysisk apparat som kan hög trohet kvantinformationsbehandling (QIP) varit ett stort och mycket eftertraktat mål. Medan kvantinformation har lett till många extraordinära utvecklingar i grundläggande kvantteori, kvantatom/optik, solida tillstånd fysik och optik många forskare över hela världen fortfarande strävar mot en fysisk kvantdator. Frågan om beräkningsskalbarhet för QIP har varit ett intensivt forskningsområde för inte bara fysiker utan även datavetare, matematiker och nätverksanalyser och har under det senaste årtiondet sett många förslag på skalbara kvantenheter för en mängd olika kvantarkitekturer [1]. Komplexiteten i utformningen av en storskalig kvantdator är enorm och forskningen inom detta område måste innefatta komplexa idéer inom teoretisk och experimentell fysik, informationsteori, kvantfelkorrigering, kvantalgoritmer och nätverksdesign. På grund av den relativt tidiga teoretiska och experimentella QIP har det varit svårt att implementera teoretiskt skalbara idéer i kvantinformationsteori, felkorrigering och algoritmkonstruktion till en arkitektonisk modell där övergången från 1-100 qubits till 1-100 miljoner qubits är konceptuellt okomplicerad. Nya teoretiska framsteg i beräkningsmodeller för QIP har introducerat en extremt elegant väg för att förverkliga ett enormt stort QIP-system inom optik. Topological cluster state computing, först infördes av Raussendorf, Harrington och Goyal [2] har framgått som en extremt lovande beräkningsmodell för QIP och integration av denna modell med chip-baserade foton / foton grindar såsom den fotoniska modulen har lett till en lovande optisk förverkligande av kvantberäkning [3, 4]. Den konceptuella skalbarheten hos den chipbaserade topologiska optiska datorn möjliggör för första gången en grundad diskussion om storskalig kvantinformationsbehandling, bortom den enskilda datorn. I detta brev tar vi skalbarhetsfrågan ett steg längre, undersöker det möjliga långsiktiga genomförandet av topologiska kluster state computing med fotonic chip och diskuterar vad framtiden kan ha för denna arkitektoniska modell av QIP. Traditionella diskussioner om skalbarhet i QIP är i allmänhet begränsad till frågan om att bygga en enda, måttligt stor kvantdator, som kan utföra icke-triviala algoritmer för en enda användare. I fallet med topologisk kluster state beräkning i optik kan vi överväga möjligheten av klient / huvuddator kvantenheter och börja överväga kvantanalogen av klassiska högpresterande dator, nämligen High Performance Quantum Computing (HPQC) där en stor, generisk kvantresurs görs tillgänglig för flera kunder att utföra oberoende (eller gemensamma) QIP. Topological cluster state computing in optik är unikt lämpad för denna uppgift av flera skäl. Bortsett från felkorrigeringen och resursfördelarna med den topologiska klustermodellen, möjliggör den grundläggande geometriska strukturen i lattice för beräkning av flera användare som skulle vara problematiskt vid användning av mer traditionella 2D kluster state-tekniker [5]. I traditionell 2D-klusterstatsberäkning kunde flera användare inte interagera med varandra eller med en central resurskärna utan att överföra kvantinformation genom andra användares klusterresurs. I grund och botten fleranvändarinteraktioner skulle vara ett Linear Nearest Neighbor (LNN) nätverk. Övergången till 3D-topologiska kluster omvandlar denna LNN-nätverkstopologi till ett 2D-rutnät, vilket gör det möjligt att dela upp klusterlattice i användarregioner och resursregioner. Dessutom, eftersom lattice bärs av enstaka fotoner kan vi potentiellt integrera en stordator modell med utvecklingen i kvantkommunikation och snärjning distribution [6]. Detta ger ett lager av säkerhet till HPQC som skulle vara svårt, om inte omöjligt att uppnå för flera användare, materiabaserade qubit arkitekturer. Här introducerar vi den grundläggande ramen för en potentiell HPQC baserad på topologisk kluster state computing i den fotoniska regimen [ Bild. 1].................................................................................................. Vi diskuterar två möjliga stordatormodeller, en där beräkning av flera användare är arXiv:0810.2444v1 [quant-ph]
Devitt m.fl. integrerat den topologiska kvantmodellen med den fotoniska modulen för att bygga ett fotoniskt topologiskt kvantnätverk över olika områden REF.
High Performance Quantum Computing
{'venue': 'Progress in Informatics 8 (2011): 49-55', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Physics', 'Computer Science', 'Mathematics']}