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3D 중성 원자 양자 컴퓨터를 위한 새로운 컴파일러 프레임워크인 Piqasso를 소개합니다. 기존 평면 구조의 한계를 넘어 수직축을 활용함으로써 원자 수송 거리를 단축하고 실행 속도와 충실도를 크게 향상시켰습니다.
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원문 바로가기중성 원자 양자 컴퓨터 (Neutral-atom quantum computers)는 이제 3차원 트위저 어레이 (tweezer arrays)에 원자를 배치할 수 있지만, 기존의 모든 컴파일러는 평면 기하 구조 (flat geometry)를 가정합니다. 우리는 저장 (storage), 얽힘 (entanglement), 판독 (readout)을 별도의 레이어로 쌓아 수직축을 활용하는 컴파일러인 Piqasso를 선보입니다. Piqasso의 파이프라인은 축 방향 광학 간격 (axial-clearance optics)을 준수하는 분석적 배치 (analytical placement)와, 짧은 수직 도약 (vertical hops)을 통해 게이트 파트너들을 결합하는 라우터 (router)를 결합합니다. 이 라우터는 평면 내 교차 충돌 (in-plane crossing conflicts)을 평면 외 우회 (out-of-plane detours)를 통해 우회하며, 초점 평면 (focal planes) 간의 수송을 병렬화하는 멀티-AOD 스케줄러 (multi-AOD scheduler)를 포함합니다. 34개의 회로에 대해 Piqasso는 최첨단 평면 컴파일러 (planar compiler) 대비 원자 수송 거리를 2.1$ imes$ 단축하였으며, 이를 통해 최대 7.3$ imes$ 빠른 실행 속도, 2.2$ imes$ 높은 이동 충실도 (movement fidelity), 그리고 1.8$ imes$ 적은 직렬 수송 라운드 (serialized transport rounds)를 달성하였으며, 이러한 모든 이점은 규모가 커질수록 확대됩니다.