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본 논문은 유틸리티 규모 양자 아키텍처가 고전적인 이기종 가속기의 원리를 따라야 한다고 주장합니다. 확장 가능한 QPU 설계를 위한 청사진을 제시하며, 복잡한 물리적 큐비트 세부 사항을 ISA 아래에 숨기고 전문화된 로컬 하드웨어로 비용 효율성을 높이는 방안을 제안합니다.
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원문 바로가기양자 컴퓨터는 기술적으로 새롭고 특이하지만, 시스템 규모에서는 고전적인 이기종 가속기(heterogeneous accelerators)를 지배하는 많은 원리들을 사용하여 설계되어야 합니다. 본 논문은 유틸리티 규모의 양자 아키텍처가 결합된 양자-고전 시스템 전반에 걸친 비용-성능 문제임을 주장하며, 이를 통해 확장 가능한 양자 처리 장치(QPU) 설계를 위한 청사진을 제시합니다. 저희의 아키텍처 청사진은 깔끔한 논리적 추상화(logical abstractions)를 중심으로 구성되어 있으며, 물리적 큐비트 모달리티(physical qubit modalities)의 세부 사항과 복잡성을 명령어 집합 구조(ISA) 경계 아래에 숨기고, 반복되는 기능들을 공격적으로 전문화하여 유틸리티 규모 양자 계산의 비용을 최소화합니다. 제어(control), 판독(readout), 그리고 양자 오류 수정(QEC)을 위한 특수화된 로컬 하드웨어를 통한 저수준 구현은 고성능 네트워크 스택의 아키텍처와 매우 유사합니다. 저희의 주요 통찰 중 하나는 설계 원칙과 그 결과로 나오는 아키텍처가 고전 컴퓨팅 및 네트워킹의 확립된 관행을 밀접하게 따른다는 것입니다.