数百万个超导量子比特：模块化的潜力与局限
量子物理
2026-03-10 v3
摘要
容错量子计算机（FTQC）的开发在量子计算社区中受到日益关注。像传统数字计算机一样，FTQC 利用纠错和数百万个物理量子比特，有望解决人类的重大挑战。然而，基于透明假设对未来 FTQC 规模的准确估计较少见。要解决经典硬件无法处理的实际问题，需要多少物理量子比特？在多个机器之间分布量子计算会产生什么成本？本文提出了一种潜在基于超导量子比特的 FTQC 架构模型，该架构分为离散模块，通过一致链路相互连接。我们采用资源估计框架和软件工具来评估执行特定量子算法所需的物理资源，这些算法被编译为其图状态形式并安排在模块化超导硬件架构上。我们的工具可基于关于系统物理布局、热负荷和模块化连接性的明确假设，预测这些算法的规模、功耗和执行时间。我们评估了作为 proposed 应用构建块的量子计算示例，量化了仍需解决的架构瓶颈和权衡，以实现实用性。
引用
@article{arxiv.2406.06015,
title = {Superconducting qubits in the millions: the potential and limitations of modularity},
author = {S. N. Saadatmand and Tyler L. Wilson and Mark J. Hodson and Mark Field and Simon J. Devitt and Madhav Krishnan Vijayan and Alan Robertson and Thinh P. Le and Jannis Ruh and Alexandru Paler and Arshpreet Singh Maan and Ioana Moflic and Athena Caesura and Josh Y. Mutus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.06015},
year = {2026}
}