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중성 원자 양자 컴퓨팅의 물리적 원자 이동 문제를 해결하기 위한 BRIDGE 프레임워크를 제안합니다. 버퍼-릴레이 패브릭과 Lazy-move 컴파일러를 통해 원자 이동을 최소화하고 양자 게이트의 충실도와 실행 속도를 획기적으로 개선했습니다.
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원문 바로가기중성 원자 양자 컴퓨팅 (Neutral atom quantum computing)은 강력한 확장성과 유연한 큐비트 연결성 (qubit connectivity)을 제공하지만, 대부분의 기존 컴파일 흐름은 실행 중에 큐비트 원자를 물리적으로 이동시키는 재구성 가능한 원자 배열 (reconfigurable atom arrays)에 의존합니다. 이러한 접근 방식은 연결성을 향상시키지만, 핸드오프 오류 (handoff errors), 운동 가열 (motional heating), 그리고 전체 충실도 (fidelity)를 저하시킬 수 있는 원자 손실 (atom-loss) 위험을 초래합니다. 우리는 데이터 안정 게이트 실행을 위한 버퍼-릴레이 상호연결 (Buffer-Relay Interconnect for Data-stable Gate Execution)인 BRIDGE를 제시합니다. 이는 정적이고 컴파일러가 관리하는 버퍼-릴레이 패브릭 (buffer-relay fabric)과 이를 활용하는 Lazy-move 컴파일러를 공동 설계합니다. BRIDGE는 최적화된 이종 종 (dual-species) 2D 인터리브 원자 배열 (interleaved atom array)을 대상으로 하며, 인코딩되지 않는 "버퍼 원자 (buffer atoms)"를 사용하여 고정된 베이스라인에서 장거리 상호작용을 중재하고, 선택된 핫스팟 (hotspots)에 대해서만 제한적인 데이터 이동을 도입합니다. 보정된 이종 핵 (heteronuclear) 및 동종 핵 (homonuclear) Rydberg 채널을 사용함으로써, BRIDGE는 데이터-버퍼 (data-buffer) 및 버퍼-버퍼 (buffer-buffer) 상호작용이 가능하면서도 잔류 데이터-데이터 크로스토크 (data-data crosstalk)가 억제되는 정적 라우팅 백본 (static routing backbone)을 구현합니다. 단일 공유 오류 모델 하에 재추정된 22개 회로 매칭 벤치마크 제품군 전반에 걸쳐, BRIDGE는 데이터 원자 이동을 수천 번의 수송 이벤트에서 0으로 줄이는 동시에, ZAP보다 약 10배, Enola보다 약 16배 높은 기하 평균 총 충실도를 달성하였으며, 각각 약 540배 및 1000배 더 짧은 회로 실행 시간을 기록했습니다.