워크로드 인식 표면 코드 아키텍처 설계 방안

요약

본 논문은 오류 허용 양자 컴퓨팅(Fault-Tolerant Quantum Computing, FTQC)의 높은 오버헤드 문제를 해결하기 위해 새로운 하이브리드 아키텍처를 제안합니다. 기존 설계는 빠른 로직 큐비트 접근성이나 높은 밀도 중 하나에 치중하여 트레이드오프가 발생했습니다. 저희는 데이터 큐비트를 중심으로 주변에 표면 코드 패치를 배치하고, 이를 기반으로 애플리케이션의 $T$-게이트 프로파일을 활용하는 워크로드 주도형 플래닝 방법을 도입했습니다. 이 방법은 사이클당 명령어(CPI)를 최적 영역 근처로 유지하면서 데이터 타일

핵심 포인트

• 워크로드 인식 아키텍처는 표면 코드 패치를 앵실라 중심 영역 주변에 배치하여 모든 데이터 큐비트의 앵실라 접근성을 균일하게 만듭니다.
• 애플리케이션의 $T$-게이트 프로파일을 활용하는 새로운 워크로드 주도형 배치를 통해 효율적인 플로어플랜을 결정할 수 있습니다.
• 이 아키텍처는 CPI를 최적 영역 근처로 유지하면서 필요한 데이터 타일 수를 최대 $ ext{21}\%$까지 줄이는 성능을 보였습니다.
• 동시에 10개의 프로그램을 실행했을 때 최대 $ ext{90}\%$의 효율성을 달성하는 등 높은 유연성과 확장성을 입증했습니다.