Emulación en hardware de circuitos cuánticos basados en compuertas Toffoli

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.19660

Palabras clave:

compuerta toffoli, procesamiento paralelo, emilación, imprelemntación hardware, computación cuántica

Resumen

Este trabajo presenta el diseño de una arquitectura hardware para emular circuitos cuánticos basados en compuertas tipo Toffoli con la cual se pueden emular circuitos de más de 50 qubits. El estado del sistema se obtiene procesando independientemente cada estado base mediante las funciones determinadas por las compuertas cuánticas para cada qubit; el tiempo requerido para la emulación crece exponencialmente en función del número de qubits que se usan solamente para generar una superposición de estados, y no en función de la cantidad total de qubits del sistema como ocurre cuando se usa la representación matricial convencional. Adicionalmente, se diseñó un arreglo de unidades de procesamiento para disminuir el tiempo de ejecución. Los resultados de síntesis permiten concluir que se requieren 9,35 segundos para emular la exponenciación modular de 8 bits, la cual utiliza 48 qubits, 155.312 compuertas cuánticas y requiere procesar 131.072 estados base. Estos resultados también permiten estimar que se pueden implementar 256 unidades de procesamiento de 52 qubits en el FPGA EP3C120F780I7.
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Biografía del autor/a

Jaime Velasco-Medina, Universidad del Valle

Grupo de Bionanoelectrónica.

Jorge E. Duarte-Sánchez, Universidad del Valle

Grupo de Bionanoelectrónica.

Citas

U. Khalid, Z. Zilic, K. Radecka. FPGA Emulation of Quantum Circuits. ICCD, 2004 IEEE International Conference on Computer Design. San Jose, California, USA. 2004. pp. 310-315.

M. Fujishima. FPGA-based High-speed Emulator of Quantum Computing. ICFPT, 2003 IEEE International Conference on Field-Programmable Technology. Tokyo, Japan. 2003. pp. 21-26.

M. Aminian, M. Saeedi, M. Zamani, M. Sedighi. FPGA-Based Circuit Model Emulation of Quantum Algorithms. IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI. Montpellier, Francia. 2008. pp. 399-404. DOI: https://doi.org/10.1109/ISVLSI.2008.43

K. Aggour, R. Mattheyses, J. Shultz. Efficient Quantum Computing Simulation Through Dynamic Matrix Restructuring and Distributed Evaluation. IEEE International Conference on Cluster Computing (Cluster 2007). Austin, Texas, USA. 2007. pp. 1-10. DOI: https://doi.org/10.1109/CLUSTR.2007.4629211

G. Arnold, T. Lippert, N. Pomplun, M. Richter. Large Scale Simulation of Ideal Quantum Computers on SMP-Clusters. Ed. John von Neumann Institute for Computing. Julich, Alemania. 2006. pp. 447-454.

M. Nielsen, I. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information. 7th ed. Ed. Cambridge University Press. Cambridge, United Kingdom. 2010. pp. 216-242.

R. Perry. The Temple Of Quantum Computing Version 1.1. Available on: http://www.toqc.com/TOQCv1_1.pdf. Accessed: April 27 2011.

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Publicado

2014-05-28

Cómo citar

Velasco-Medina, J., & Duarte-Sánchez, J. E. (2014). Emulación en hardware de circuitos cuánticos basados en compuertas Toffoli. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, 71(71), 25–36. https://doi.org/10.17533/udea.redin.19660

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