Performance of superconducting quantum computing chips under different architecture designs

量子计算机 计算机科学 量子位元 拓扑(电路) 网络拓扑 量子算法 量子网络 量子 计算机体系结构 计算机工程 并行计算 计算科学 物理 数学 量子力学 计算机网络 组合数学
作者
Wei Hu,Yang� Yang,Weiye Xia,Jiawei Pi,Enyi Huang,Xin-Ding Zhang,Hua Xu
出处
期刊:Quantum Information Processing [Springer Nature]
卷期号:21 (7) 被引量:7
标识
DOI:10.1007/s11128-022-03571-0
摘要

Existing and near-term quantum computers can only perform two-qubit gates between physically connected qubits. Research has been done on compilers to rewrite quantum programs to match hardware constraints. However, the quantum processor architecture, in particular the qubit connectivity and topology, still lacks enough discussion, while it potentially has a huge impact on the performance of the quantum algorithms. We perform a quantitative and comprehensive study on the quantum processor performance under different qubit connectivity and topology. We select ten representative design models with different connectivities and topologies from quantum architecture design space and benchmark their performance by running a set of standard quantum algorithms. It is shown that a high-performance architecture almost always comes with a design with a large connectivity, while the topology shows a weak influence on the performance in our experiment. Different quantum algorithms show different dependence on quantum chip connectivity and topologies. This work provides quantum computing researchers with a systematic approach to evaluating their processor design.

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