Top Banner
18

oqp - AQUA

Feb 26, 2022

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: oqp - AQUA

� � � � � ��� � � � � � � � � � � � � � �� � � � ��� � �� �

��� ���� � ��� � � ��! " � � � # $%& # ' � $ � #� % # ()

* � ) � # +,.- /021 +0 0 3" 45 # 6 $78 9:; < => ? @A AB CD EFGHIJLK M @G A NPO IQLK RSB NTUV W X Y Z[\] ^_ C ? ^B _ EFGH` `a O bB \ c \ ] dG G FB Ief eg NPO IhLK ij k ?_ \ > \O a h h NUl

mn � � oqp � � � � � � � � � � � �sr � t

u 5& �& v8 � � �8 w w � % x� � $ %� y � z z � % �& � �� % % � y � � � � % � w)8 �� � $ � �

u {� � %� y�%8 y� � �� z8 �% � $ � � � �� y y ) �& & $ | y �$ �)8 � !� y8 �& � � � x � & � w � � $ w �

u }�� � � $ � ~� 8 & � z8 y� �& �� �8 � $& � x � x� �)� �u ��& � z� w�8 & �& 8 y � $& * x � �& � y ~ � $ � x wz � z� % � � $ � ~ y� ~ � �8 w | � &

� � � � � � � � � � � �r � �� � �r �p � � � � � � � � � � � �r � �� � �r �p

Page 2: oqp - AQUA

�s� � ��� � � ��� ��

u ���� ��� � � ��� ��� � �� �� � �� � �

u ���� ��� � � �� ��� � ���  ¡¢£ � �� �¤ ¥ ¦��� � ���  §� ¨ � �� �� � � � ¢ §� ¨ ¢ �© � ��ª «¤ � � �ª

u ���� ��� � � ¬� ­�® � � �¥ � � � «�� ¤ � � ¢ � £ � �¥

u ���� ��� � � ¯� ��� � ���  §� ¨ � � � � ¡ �� ¤ � � �� ��� � �

u ���� ��� � � °� ��� � ���  ± � ��² � � ³� � £ ¦´ ��¨ �¨

µ � ¶¸· ¹ º � � � �� � ��

u �� � � � �� � �� � �¥

u ´¤�� � »¥ ¼� �� �¤ � ² � � ¢ � ² � ¢ � ® � � �½s� � ¦ ² ¤ ª¾ �� � ���  � � ¨ � �� � £ �¥� � � � � �¥ �� � £ ¿

u ´¤�� � »¥ � �� À� � Á

u Â�® � �¥ � À ¢ � � � ¨ � �� � £ � � � � � � �� �ª� �� �¥ Ã� � ¥

u ´¤�� � »¥ ¾ �� � ��  � � ¨ � �� � £ ½ � § ¿ £ � � � Ã� � Á

Ä ÅÆ ÇÈÉ ÇÉ Ê ËÌ É È Å ÇÍÎÏ Ð ÇÑÒ Í Æ É ËÉ Ì Å ÑÏ ÐÆ Ñ ÇÓÉ È Ô Å Æ Ì

ÕÖ · � º � × � �

u Ø� À� ¢ � Ù � À�¾ � � � � �¥ � � ¨ � �� � £

u Â� À� �� �¥u Ú�¨ � �� � ¨ � �� � £

u ½ §� ¨ � � � �¥ ª¥ � � ¥ ¿

u ��� � ���  � � ¨ � �� � £ Û

ܸ� Ý� � � Þ Ö � �� �

Page 3: oqp - AQUA

߸àá âá ãä à åsæ çèé ê à âë ì¸æ í îá ï ë ð ñòó ô

ó á âë õæ ö à âë ÷á âá ä ä à ä ë ø ùú å

u û�ü ý�þÿ � � � ü � �ÿ � ü �ÿ ü � �ÿ � � � �� � �ü � �� �ÿ

u � � � � � � ü � ü � � ü ü � � � � � � � � � ý � ü � � ���

u � � � � ü � ü �ÿ ü � � � � �� � üÿ � � � � � ü �

� üÿ ü � � � ��

u �ü � � ��� � � � � � � � � � � ü � � � � � �

� � � � � �

u �ü �� � � � �� �ÿ � � � ü � �þÿ ÿ ü � � � þ

Page 4: oqp - AQUA

��� �� �� ! �� "# $ %

& ' (�) *+ , ) - .�/ -0 ) ,�1 2 34 * ,�5 0 1 / 6

7�) 0 1 28 / -0 ) ,�1 2

& 9/ : *5 ; -/ 21 * < / ) , = 3> ? * , * ,@ *+ = 3>

A 2 / 8 1 4 4 / 24

BDC E�F "G H " �� F I F J# I # "�K

Two choices:Make it bigger, or figure out how to connect more than one smaller unithopefully achieving both speed andstorage capacity increases

Cray 1, 80MFLOPS, 8MB RAM, $9M, 1976

Caltech Cosmic Cube, 64 processors (8086/7)3MFLOPS, 8MB RAM, 1982 (prototype)

B� � F �G F L� �# !� I F "# $ M � � F

NOP QRS TU V R W W O T XY SZR WR V V O V QY [RS \S ] W O R^_R U V Q P Y S Q R XS XS T`

abc de fg h gc i

jk e lm g f b i

ng omp k h h m i

qmr s k e k i

tg e u s v k w kc m e i

jb s ux g v e j k e y b k z s m etk h h g { i

|k u k h m e k }c h k e ~ i

� ec g e k ~ k � ��� �� �� ��� �� � �� ��� �

�� � ��� � � � ��� �� � ��

� ��� �� �� � �� ��� � � �  ¡

Page 5: oqp - AQUA

¢�£ ¤¥ ¦§ ¥ ¨£ ¦© ª« ¬ ¥ ­ © ® ¯

°¥ ¤ ¥ ª£ ­ £ ¤±

² ³´ ´µ ¶ · ¸ ´ ´µ ¶ · ¹ ´ ´ µ ¶

² º»¼ ½¾ ¼ ¿ ÀÁ Âà ¿Ä ½ ¾ ÃÅ ÆÈÇ É Ê ´ ´ ¶

² ËÁ Â Ì Í¾ ¶Á Š¾ ÃÅ Â

Î ÏÐ Ð Ð Ñ ÒÓ Ð Ð Ñ Ó Ð Ð Ô Õ×Ö ÕÓ ØÙÚ ÛÜ ÝÞ

² ßÁ ¶» à À¼ ¿ àÁ  à ¿ Ä ½ ¾ à ŠÆâá É ´äã ´ ¹ Â

² ˼ ·¾ ¶Ä ¶ å ÀÁ æÄ Á Å çè É ´ ã é êë

² º¾ ¶Ä ¿¼ ½Á Æ ½¾ ¶Á É Ê ´ ´ Â

² ìÄ ¶ íÁ À Ã î ½¾ ¶Á  ½Á » Â É Ê ´äï ´ ´ ´

¢£ ¤ ¥ ¦ § ¥ ¨£ ¦© ª« ¬ ¥ ­ © ® ¯ ð�« ­�ñ « ­•

òó ô�õ ö÷ øù ÷ úû

ü¼ ç Ì ¶Á Â Ì ÂÅ ¼ » Â Ì Ã ½ Êý þÿ è ½Á Â

Ê ´äï ´ ´ ´ ½ ¾ ¶Á  ½Á »  » à ½Á Å ½¾ ¼ ¿ ¿ è é � ´ ßÿ è ½ Á Â

àÄ Å ¼ ½ º Í º� ͼ ½¼ º ½¼ Àï » ¿¼ Å Å Á Æ î à À �Ä �Ä Â ½

�� �� � � � � � � �� � � � � � � � � ∼� �� �� � � � � � � �� �� � �

�� �� �� � �� � �� � � � � �� � � �� �� � � � � � � �� �� � �!� � � " � "# " � � �� � � $ � � � � �� � � � � % � �

&(' ) * õ + ÷ ó õ , õ *(- ) &(. / ,0 ÷ , ù + &÷ ù 12 - 3 ) õ 2 1

¹ ßÿ è ½ Á

45 67 89 8: ; < 5 => ? < 9 @> A > 6> 4B > C > 9 ? DFEGH IJ KML NOP Q RS J OTUV V WX YH IJ K LZ O J Q RS J O [ U \SU H P ] O S U Q W ^QP _ ` K ] O U V ]OP QRP V Q ^P Q Wa O V bc Q ]O I O Wa J ` U d K I I KV W U V b^ O J O _J O ^UV H P _ O Ufe`H W ^P O ^ U V bY O QU H P O ^QJ JP K RH J O Ug OP UV H P _ O

hi jklm n op qrs t n n u

hvw v m n op qx ry z n u

¦ « ñ £ ¤{ ® ªñ « ­ © ¯ | © ± }© | ~¥ ­ ¥

Supercomputing today is not about processing power per se. It is about turning enormous amounts of raw data into useful information.

Quantum computing will, indeed, must, open newfields of applications, mostly heavily mathematical. QC will probably be of minimal use on existing SC applications.

Page 6: oqp - AQUA

��� � �� �

� � �� � �� �� �� �� � �� ����� ��� �� � � � �  ¡

� ¢£ ¤¥¦ §£¦ £¨© £ ª «¬ £¦ ­®¯° �±² ³ ª´ £ ¤ «¦ ¢£ ª µ·¶ ² ¥ ­

� ±¸© £ ª© ´ ¶ « ­ « ´ ¦ ¹ º»¼ ½¾ ¿

� À � ÁÂ ÃÄ Å Æ ÇÉÈ ÊÌË ÍÏÎ Ð ÑÒ Ó ÔÕÖ� × Ð � Ø È ÊÙ � �

��� � � � ÚÛ ÜÝ Þ ß

� àáâ(ã ä åçæ è éêã ä ë ìâ(í îðïñò ó ôõ ö à÷ øù îú(ã ä ÷üû ý ë ì(þÿ í ý�� ä�� Ó Ô �� ��� ö à� ÷ î�� � Ø Ó Ô � ��� �

� à äã �� ä åæ è éêã ä ë ìâ(í îï��ö àæ� ä ì à� î î ìã æ � è ä�â � ë ì �í æ à��� � ø ÷ î

� �ÿ èþ ìÿ í ��� � ëæ ì ä ë ýÿ ì ëã þ ï�� � � ÅÙ Õ Ë �� � "! #

$ %& ' ( )

� *�� Ó Ô � �

� �� Ó Ô � +,

� �� Ó Ô � #- ./ 01

� 23 4 � Ø 5 6 78

� �� 9;: <= > ?

� �� @ A BC! > D > EF G 1 H I

�� � �J KL

� áÿ M� ä Mã æ ë ì ëã þON Mâ èæ �N èþ P ìâ � Q� ìþã ì è ì ëã þ

� Rþ ì èþ ê é �í �þ ì

� S èþ P �û � ÿ ý ë ì ê è ì � æ

� T� èæÿ ä �í �þ ì èþ P P � �ã â � ä �þ � �

Page 7: oqp - AQUA

UWV XZY[ \ ]^Z_ ` \Y acb dWe f UWV XZY[ \ ]^Z_ ` \Y acb dWe f

g hi jk j l�mn o�pq jrsOt um vs m k vs w p x p js p ojk o ly p q j l o v p s

z {�| }�~� �� }��� }� � � �� �� � � }�� � �� } ��� |� � � �� � � � �� �

� ��� ���� �� �� � �� � � � ��� �  

¡ ¢£�¤¥ ¦ §�¨ ¤ ©ª ¤ «­¬ ® £�¤ ¯° ª ¤ ±�²¥ ³ ®´ ¦¥³ ¦ µ µ °¶ ¨ ¤ ¨ °¥ « ® £�¤ ³ ° ® · ³ £ ¦ ¦¨ ¤ ¨ ¸ ® ¦ §¤¤ ´ ® £�¤ © «¤ ° « ¦ © ° µ ´ ª ¤

¹»º¼ ½ ¾¼ ¿À Á  Á ¿ Ã Ä ÅÇÆ Ã ÈÉÊ ËÌ Í

Î»Ï ÐÑ Ò ÐWÓ ÐÔ Ò Õ

Ö ×�Ø ÙÚ Û�Ü Û�Ý Û�Þ ÚÜ Ýß Þà Û�á â

ã äåæ çæè é êëì íîè ïë ðñò óô õ÷öø ùúû üýø þø ÿ ü�� � �� � ô �ó� õ÷öø ùúû üýø þø ÿ ü�� � �� � � �óô ô õ öø ù úû ü �� �� üû �� üý ô �óô � ô õ �û üý �ø ø �� üû ö � �ø � úø � û � �ø ü ÿ �� � �� �� � �� � ��� � � � � � � � � � ��� �� �� � ! � � � "� �� � # � �%$ �� � ! � � � � � &� ' ( � ��� � !� � � �� & �%) ) ) *#� � � � � + &� � �� � ! � � � ,� -� ( & � � � � � � � '�� .! � � � � � � ! � � � � � �� � � � � � ( / � � 0

1 2 34 56 7 89 :; < = > <@? AB CD E FG H

IJ K I

LM NPO e i Q cos

R

2

S

0

TU e i

V

sin

W

2

X

1

Y

Z [ \] ^_` a b cdef g_ `

hi jPk cos

l

2

m

0

no e i

p

sin

q

2

r

1

s

tu vwx y z{ |}~ � ���� �� �� �

�� �� �� �� � �� � ���

0

��� 10

1

��� 01

��  �¡ ¢ £ 0 ¤¥ ¦ §

1

¨�© ª¬«­¯® ­ 2 ° ±² ± 2³ 1

´�µ ,

¶· C

¸

¹ º» ¼½ ¾¿À Á Â

x

ÃÄÅ Æ

y

z

Ç

1

È

É

0

ÊË Ì 1 Í

2

Î

0

ÏÐ

0

ÑÒ i

Ó

1

Ô

2

ÕÖ×Ø Ù ÚÛ

Page 8: oqp - AQUA

Ü�Ý Þàß Ý á â@ã äã Ý Þ åæ çèé êë

ì íî ïð ñ�ò ó ô îõ ö÷%ø ù úûü ý ý þ ÿ� � �� ��

00

��

11

2

� � � �� �� ����� ����� � � � !#"$ % & $ '( ) ( )* +, - ./102354 6 7 2 64 3 7 389 : ;< =

>?@ A >?@ BA AC ADA B ADB A ADB B C AD

EGF HI J K F L F M N H M O PGF QR S F K F M Q FT UVW X YZ [\

] ^`_ ab c d ef gh ikj lm no p q rs rtu vw xzy {| } } ~ � }� �� � �� w x y� �� �� �� �� � �� � �� � ��� � ��� � � � � � ��  ¡£¢¤ ¥`¦§¨ ©¦ ª ¦« § ¦ ¬­® ¯ °± ²³ ´µk¶ ·¸ ¹º»¼ ½¾À¿ Á à ÄÅkÆ Ç ÈÅ É ÊË ÌÍ ¿

ÎÐÏ ÑÒ ÓÔ Õ Ö ×GØ Ò Ù ÔÚ Û Ü Ú Ý Þß

à

1

áãâ 01

äåæ ç èé êë ì í îï

äåæ ç èé êë ì í îïð

0

ñ`ò 10

x

ó

x

ôãõ ö÷ ø ùúûüýþ ÿ� �� � � � � � �

Xor

0 � � � �

1

� � �

0

� � � � 1 �

��� � ��� � !"# $ %& ' (*) +

X , 0 11 0

- X .

0

/10 2

1

3

X

4

1

516 7

0

8 9 X 10

: 01 ,

X 01

; 10

Y < 0 = ii 0

Z > 1 00 ?1

Y

Z

@ A 0 B C D E

1

F G i H I0

J K i L M 1 N

O P 0 Q R S T

1

U V W 0 XZY [ \1

]

^_` abc dfe gh*i j

kml no pq r s tu v w s x

C yz { 1 0 0 00 1 0 00 0 0 10 0 1 0

|~} ����� � ��� � �

00

� � �

00

��

01

� � �

01

��

10

� � �

11

��

11

� � �

10

AB

�����

�����

A

��

B

 

¡

A

¢£

A ¤ B ¥

C ¦§ ¨ 1 0 0 00 0 0 10 0 1 00 1 0 0

©

00

ª « ¬

00

­®

01

¯ ° ±

11

²³

10

´ µ ¶

10

·¸

11

¹ º »

01

¼

AB

�����

�����

½

B

¾ ¿

B

À

Á

A

 Ã

A Ä B ÅÆÇ È ÉÊ Ë Ì Í

Page 9: oqp - AQUA

Î ÏÐÒÑ ÓÕÔ ÖØ× Ô Ù Ú1Û ÜÛ Ô ÖÝÞßà áâ ãäåæ ç~è éêë ìí î ïð ñò óô õö ÷ø ùú û üýþ ÿ� �� �� � �� � � �� �� ��

A

��

B

A

��

A � B �

1

A

�� �

0

! "

1

#

2 BC $% &

1

'

A

() *

0

+, -

1

.

2 B/0 1 23 4 5 6

1

7

A

8 9

0

:

B

; < 1 =

B

>?

2@ AB CD E FB G HI JK L M NO PQRS

0

TU V

1

W

2 A

XY Z

0

[

B C \] ^

0

_

A

`

0

a

B

b c 1 d

A

e

1

f

B

2gh i ij kl khm n opq j kl khrs tu vw r s t u vxy z{ | y z { }~ � �

��� � ��� �� � ���� ���� �� � ���� �� � ��� � ��� � ��� ����  ¢¡ exp

£¥¤ iHt

¦ §¨ ©«ª U

¬­ ®

¯° ±² ³ ´µ¶·¸ ²¸¹ º » ¼µ½ ¶¾ ¿À Á¾

t

ÂÃ iH

ÄÅ Æ

Ç ÈÉÊ ËÌÍ ÎÏ ÐÑ

U ÒÓÔ Õ Ö× ØÙ Ú ÛÜÝÞ 1

ßàáâ ãä å æ çèéê ë ì í îïð ñ í ë ñòó ôH

õö ÷ùø �0

ú

0

ûü �0

ý1

þU 1�1

ÿ0

� ��1

�1

U 2�2

0

� ��2

1

U 3

�� � �� �� �� � �� ��U n

� U 2 U 1

�� �

��� !" # $ $ % B$ A$ &

U

'( )* $ + ,- .

U $

/ /$ 0U $ U 1 1

2 3 465 78 5 3 9 : ;6< = 8 :

> ?@ A B CED FG H BI J K BL M ? FL NL F M B O K L H

P QER S R T TU VW XEY Z V R T R V[ R \] U ^ X ] _ T X U X R

` aEb c b de f g e f hEi jk l de i f j b mn e j b o b f b j gprqs j b l d b o b f d j i t p

u vEw x w yz { |} w ~� �� � � {� � �} z � � � � {� � { � y � � �z{� ~} �z z { ~ �} ~ � �� � � { � �

� �E� �� �� � � � � � � �� �E� � �E� � � � �� � � �

�6� � � �� � �� �  ¢¡ £ � �

Xor

x

¤

x

NOTControl-NOT

Control-Control-NOT(Toffoli gate)Control-SWAP

(Fredkin gate)

Page 10: oqp - AQUA

¥6¦ § ¦ ¨¦ © § ª¬« ­

H ® 12

1 11 ¯1

Η

°

0

±�² ³

0

´µ ¶

1

·

2

Η

¸

1

¹�º »

0

¼¾½ ¿

1

À

2

Η

Á

0

ÂÃ Ä

1

Å

2

Æ Ç 0 È

Η

É

0

Ê¾Ë Ì

1

Í

2

Î Ï 1 ÐHÑ Ñ$Ò I

R y

ÓÕÔ Ö

2

×ÙØ 12

1 Ú 11 1

R y

Û¢Ü Ý

2

Þ

Rz

ߢà áãâä iH Rz

åÕæ çÙè é i 00 i

êë iZìíîï

Rz

ðòñ ó

z ô

0

õ

ö

0

÷ø ù

1

ú

2

û

0

ü¾ý þ

1

ÿ

2

1

� R y

� � � 2 �y

��

� �� ��� � �� � � �� ��� � � ��� ��

!#" $%&' ( $) *+, - ./ %&' 0 12354 687 9 : 0 ;< = >

1

? @ AB A 2 CCDEF E 2 GGHI JK LM8N O PQRS TU VW8X Y Z[

\ ]^ W _` a [bXc de fhg i j

0

kl m 1 nop 2qsr thu v w

0

xzy { 1 |}~ 2

�� ��� � � 0 �� � �1

��� � � �2

�� �� �� �

2

��� � �� ���� ��  ¡ ¢ � 2 £

2¤ ¥�¦§ ¨ ¥ 2 ©

2

ª« ¬­®8¯ ° ± ²³´µ ¶·¸8¹ º » ¼½¾5¿ À Á ÂÂHÃÅÄ ÆzÇ È É 0 ÊË Ì Í

1Î ÏÅÐ ÑzÒ Ó ÔÕ ÖÕ × ÔÙØ ÖÚÛÜ Ý Þ ß àà á âã â 2 ääåæç æ 2 èèéê ëì8í îïðñ òó8ô õö

÷ø ù úû ü ý

þ ÿ �� �� �� �� � � � �� �� � �� � �� � �� �� �� � � !" ! � �# $% & '( )* +, - ./ 01 2 3 4

5 67 8 9: ; <= > ?

@A B CD EF G H IJ B C G K LM N

OP QR ST UV W XY

Z [\ ] ^ _

` abc d ef g

h ij k lm no

p qr s tu vw xy z{

| } ~ �� � �

� �� ��� �� � �

� �� � � ��� � � � �� � � � �

Page 11: oqp - AQUA

�� �  ¡¢ £¤

¥ ¦§¨ ©ª« ¬®­ ¯°± ª² ³ ¦­ ¯ ´µ ¶· ¸¹ º»¼ ½¾¿ÀÂÁ ÃÁ Ä¿À Á Å¿Æ Ç¿Æ ÈÊÉ ËÌÍ É Î Î Ì ÏÐ Í ÍÑ ÒÓ ÔÕÖ× Ø Õ Ù ÚÛ ÜÝ Þß àá

â ãäåæÂç èéêç ë é ì ìç í îï í ðñò óô ï ï î õö ÷øù ú û üý þ ÿ� �� �� ��� � ��� ��� � � �� � ��� � � �� �� �

��� � ! "#$ % &� '() #* +� ,� -. (/ . 0� 1� 2 %( .

354 6 78 4 9 :; <= >? @A

nN 2

B CD EFGHI

N J 2n KL MN K L MN OPQR R ST UWV X YR Z[ \]^ _`abcde fg hji k lg mn opi q rs tuv wxy z{| }~

����� � � �� �� ��� �j� � �� �� ���� � � � �� ��� � �W  ¡ ¢£¤

N

¥¦ § ¨© ª«¬ ­®¯ ° ±² ³´ µ¶· ¸¹º »¼ ½¾À¿ Á Âà ÄÅ Æ Ç È

ÉÊ ËÍÌ 1N

Îx Ï 0N Ð 1Ñ

x

Ò ÓÔ ÕÖ ×

ØÙÚ ÛÜ ÙÝ Þß ß

àáãâ ä å æç è éê ëì íî ïð

66554087 ñ ? 6703 ò 9929óô õö ÷øù újû üýþ ÿ � ÿ � �� �� �� �ý � � �� �� �� �� �� �ö �

� �� �� �� !" #%$&' ( ) *+ ) , -. /0 123 45 6 798 :<;

= >? @A 23 B CD EF GH IJ

KML N O PRQ OST UV

W

j

X

QFT N

1N

Y

k Z 0N [ 1

exp

\

2 ] ijk ^

N

_`

k

a

H R2 R3

H R2

H

Rk

b 1 00 exp

c

2 d i e 2 k f

ghij k l mno p qrs t

QFT 8

u 18

1 1 1 1 1 1 1 11 v1w 2x 3y 4z 5{ 6| 7

1 } 2~ 4� 6 1 � 2� 4� 6

1 � 3� 6� 1� 4� 7� 2� 5

1 � 4 1 � 4 1 � 4 1 � 41 � 5� 2� 7� 4� 1� 6� 3

1 � 6� 4� 2 1 � 6� 4� 2

1 � 7� 6� 5� 4� 3  2¡ 1

¢£ exp

¤

2 ¥ i ¦8 §©¨ i

ª«¬9­ ® ¯° ±²

³ i ´µ i ¶ 4· 0

¸ ¸¹º »¼ ½ ¾¿

Page 12: oqp - AQUA

À ÁÂ Ã ÄÅ

Æ ÇÈÉ Ê ËÌ Í

Î ÏÐ Ñ ÒÓ ÔÕ

Ö ×Ø Ù ÚÛ ÜÝ Þß àá

â ãä å æç è é êë ìí îï ð

ñ òó ôöõ ÷ø ù ú

û üý þ ÿ � � � � � �� � � �

� � � ��

� ����� ����� ��� � �� �� � ! " #� � �$%'& � "�( �) �� *� + ,

- ./0 12�34 56 74 38 9:8 ; <=38 ; 7�> ?@ 5 A

B C�D EFG HI I F E�JK L

M N'O P Q PRS T UVW�X YZ[ T \ Z] ^S \ _` ab c�d ef�g h i�j kg l mg eg n o'pq dr f qs t�u f v

w x�yz {|} ~� } ��� � {|}� � ~ � ��} | � � {�� z �

� ����� � ���� �� �'� �� � �� ����� � �� � � ��� � � � �

  ¡¢ ¢�£ ¤ ¥�¦§ ¦£ £ ¨ ©�ª « ¥ª¬ ¦ ­ « ª® ¯ª ¤ °£

±²´³ µ ¶¸·¹ º »½¼¹ º ¶¿¾¹ À ¶¸Á Â

ÃÄÅ ÆÇÈ ÉÊË

Ì ÄÍÎÏ Ç ÆÐÑÏÒ ÓÎ ÄÎ ÐÏÔ ÓÎ ÇÑ ÄÕ

Ö×ÕÏ Ñ Ð ÓÎ Ø × Ð Ç ÓÑ

ÙÚ ÛÚ¿Ü ÝÞ Ü ßà á â ã¸ä Ú å Þ ä Ú¸æ

çéè êë ì ìí ë îïð ëí ëñ ò ëðó ï ô ì ëõö ôï ò÷ ø ø ÷ùúéû üýþÿ� ý� �� þ � � � �þ � � � � � �� �þ

�� �� � � �� �� �� � � � �� �� ����� �� � ! "# $ % # ! & ' ( ) $ & ! '* ! " $ & � '� #+�, -. / 0 12 34 5 / 6 4 7 72 58 4 92 72 / 6 8

:; <= > ?@ AB C DE F

GH I JK L B

MN OP Q RS TU VW XYZ[ \ ] ? ^_

Page 13: oqp - AQUA

`ba c de f gh

i jlk mln o n pq n rs tn

u vw vx yz { x v | y } x ~ �� w v � � � | x ���y� � z ~ { x v |� { �� v � y� y � z � y

� �l� �l� �� ��

� �� �b� �� �� � �� � � � � � � �� � ¡ ¢ ¢ � � £ ¤¥ �� � � � ¦ ¤¥ §

¨ ©lª «l¬ ­® ª ¯° «l±

² ³´ µ´ ¶· ¸ ¸¹»º ¼½ ¾ ¿½ À · Á Á ¶ · à ´

Ä ÅlÆ ÇlÈ ÉÊ ËÆ Æ È Ê ÇÌ Æ Í ÎÏ ÐÌ ÇlÑ

Ò ÓlÔ Õ Ö× Ø Ù ØÚ Û ÜlÝ Þ ß à á Ú Ü× âlã

ä åæ çè éê ë ëì íæ ë é î ïð ñò ë ê»ó ôì ê ëõ ì ç ö

÷ø ø ù úû ø û üý þ ÿ�� � þ � � � �ý �� � ���

�� � ��� ��� �� � �� ��� � � �� ��� � � �! " # $% � $&� #% &' (% &) �* ) #% ( �� #* +, - ./10

2 % � 3 & 4� & %5 3 �5 � & * �) &6 � � �& )7 � � # 4 &8 ( & * ' � & ) # 4 � 9 & * (' % & �"� � 9 �* & �' 9' 9 ��* 0

:;< = >?@ A< BCD ?E D E ? FGHI E H JD > B H< K :L MN; I ? ;O ; B J; P J ?RQK H BS TD I B > = F H T; < >E HI? J ? @ >I B@ ; J@ H< >; @ >E ; I ?< ? ? F ? FQ

N H T B ?E

U VW X

Y Z[

\]

^�_ ` _ ab c c

et al. d e fg hji klm i nl o oi pqsr tuv w tu xy t t y z

{�| } ~ | � } �

dBz/dz = 1.4 T/µmB0 = 7 T Active region

100µm x 0.2µm

L � 400 mµW � 4 mµH � 10 mµ s � 2 .1 mµ

l � 300 mµt � 0 .25 mµ

w � 4 mµ

��� �R� � �� � � � � � �� �� � ��� �� � �� � � �

� ¡ ¢ £¤¥ ¦

§�¨ © ª¨ ª«¬ et al. ­ ®�¯ °± ± ²¯ ³ ´µ ¶ ·¸�¹ º» » ¼½¾ ¾¿ À

ÁÂÃ Ä ÅÆÇ È ÉÂÊ ÆÇ Ç ÆË ÈÌÍ È ÅÎÃ Ï É ÅËÐÎ ÈÑ Ä É ÒÓ ÔÕ Ö× × × ØÙÚ ÙÛ Ü Ý Þßàá Öãâ ×äÞ Ýåæ ç å Ýæ ß è ØÔéá êÛ ß Ýá Û é Ý ß Õë ì éîí ïÕ é ì ß ðå Ü é ×ñÕ ç ñ Õ ç òó ó ó Û Õ éá Û ô

Ôõö Õæ ß ëá

Page 14: oqp - AQUA

÷ øù ú û ü

ý þÿ� � �� �

� �� � ��

�� � �� �� �� ��

� � � �� � �

!" #%$ &' ( )

* +, - . /10 2 3 2 45 6 7 8 9

:; <>= ?@ A B

C DFEGH I EJ KFLM NOP IQ O R E I OS H T D K N U

V WFX Y XZ[ \ ]F^ ]_[ `

a bcFde f g h fij fkl hm i n o

p qr rs tuv wxy zy s {F| }~F� z ry u�y� � y � � �� �� �� � u u wv t� �y u

���� � � �� ��� � ���� ��� � � � � ��� �

� �F�� � � � �� �� ¡ ¡   � ¢¤£ � �¥ ¦¨§ �© �©ª © «

¬ ­F®¯ °±² ³´ ± µF¶ ³ ±·¸ · ¸ ¹¯»º ¸ · ³ °F¼ ³ ¼®¸ ½´ ¯¾ ³ ±·¸

¿ ÀFÁÂÃ ÄÅ ÁÆ ÇÃ ÈÉ ÁÊ È ÄË Ç È Á Ì ÍÊÎ È ÁÊ Ë ÅÏ Ð È Á Ì ÑË Ò ÇÆ Æ ÄË Ç Ò Ë É ÇÊ Ê Á Ò ÈÎ ËÎ Ó Ð Ò Á È Á ÐÅÎ ÈÎ ËÎ Ò

Ô ÕFÖ×Ø Ù ÚÖ×Ø Û Ü ÖÝÞ ßàá â ãä × åá × æç ä ß è

é ê êëíì îï ðñ ï ð òì êóô õ óö ÷íø ù ó ð úûüý û

þ ÿ� � � � �� � �� � � � �

� � ��� ��

�� � � � �� � � � � � � � � �

�� � ��� � � � !" # �$% & # ' � �)( * + � , � #" -

./ . ./ ./ / . . . ./ / ./.01 23 45 67 . . . . . . ./ .01 23 4 . 01 23 45 6 7 . . . . . . ./ .01 23 4

. 4 5 7 . . . 2 . 4

. ./ . . /98 8 8 . ./ . . /98 8 8

:; < =>? @ AB ?C DE C F GHIJ

K <E > ? L K <E

·

¸

¹

º

MNO PRQST UT OVW NXY O Z S[\ S] ST UT OVZNY NY N \ N [^ N P

M ST_ ` PO T ZSX ^ NV SXY N PV N \Y N U a Nbc] ] `b de f UT \ S N \ agTY NX ^ NV PY T ] ] NYc fh [ gi hkjl c h [ g NX ^ NV PY T ] ] NY

Page 15: oqp - AQUA

mkn o op q r s o tu u v�w rx oy x z

{|}~ �| ��� ��� ��� �

���� � � �� � � �� �� �� �� � �� �� � � � �� � � �� �� �� �� � �� ��

� � � � ����� �� � �� � � �� � �� �| � �� ��� ��� � � � �� � � �� ��� � � �� � �� � � �� ��� �� |�

�� � ��� �� ¡ �¢£ £ ¤¡¥ � ¡ �¦ �§¨ � � ¤©¥ �¢   ª� �¢

«¬­® ¯ ¬ °±² ³´µ ¶·¸ ´¹ ¬º

» ³ ¼´µ ² ´ ³º ´½ ¾¸ ´º µ ¾½ ´µ» ³ ¼´µ ² ´ ³º ´ ½ ¾¸ ´º µ ¾½ ´µ¹ ¾ ¶ ³ ¾²¿»µ µÀ µ °À µ µ ´ ¸ ³ ¾À ²¬µ ¾½ ·¸Á ÂÃÄ Å ¾ ¶ ¾¸ · ³ ¾À ²ÂÆ ³ ¼´² ³ ¾¸ · ³ ¾À ² ±Ç »

¹ º

ÈÉÊ ËÌÍ ÈÊ ÎÏÍ ÐÍ ÏÍ Ì Ï É Ë ÈÊ Î ÏÍÑÒ Ó ÔÕÖ ×ØÙÚ ÕÛÜ Ü ÝÚÞ ÓÙÚ ×ß Øàá Ñ Ø ÝâÞ ÓÛ Ù ãÖ ÕÛ

äå æçèé ç å�êçë ìí ç êè ìë çè ä å æçè é ç åêçë ìí ç êè ìë çè

îïð ñ ñòóòô õ ö÷ ø ù÷ ð ïîï ð ñ ñòóò ô õ ö÷ ø ù÷ ð ï

úûü îý ô ô ÷ ùú ûü îý ô ô ÷ ùþÿ�û ö� õ� ô �þÿ�û ö� õ� ô �

þÿ� û ï � õ� ó � ù �þÿ� û ï � õ� ó � ù �� �� �� � � ��� �� �� � � ��

�� � �� �� ��� � �� �

�� � �Alice Bob

�� � �� �� � �! " # $ % & � $ '( ) * +, ) - . � " ) /0 1 1 2 3 4

5 6789

:; <= >?@ 69 A

BCDE FG BD HI G

J G I G FI CE BD HI G

J G I G FI CE BD HI GKLMONP QRS T

UV U WX YZ [Z\ ]^ W_ ] [^ Y _ ] [ YV` abc de Zf f ]\ gh i_ ` e b jZk [ ]\ gX e Z [Z ^ Z lcmn o pnqr stuv pwxy q oz {n on | nv } oy~���� �� q��

��� � � � � � � �� � �� �� � �� � � � � �� � �!� � � ���� ¡ ¢£¤ ¥¡ ¦ � ��§¨ ¥ ¦© ª

 «¬­® ¢¯¤ £ £ ¥¡°� �� ¡ ¢£¤ ¥¡ ¦

� ��§¨ ¥ ¦© ª�� �  ¡ ¢£ ¤ ¥¡ ¦���§¨ ¥ ¦© ª

±² ³´µ ¶·¸¹º»µ ´ · ± ² ³ ´µ ¶·¸¹ º»µ ´ ·± ² ³ ´µ ¶·¸¹ º»µ ´ ·

¼ ¼½ ¾¿ÀÁ ¿À ¼ÃÄÅÆ ÇÈÉ ÊÆËÌÍÎÉ ÆÏÅ Î ÌÍÎÉ ÆÐËÑÒ É Ñ Ê ÍËÑ Å ÓÔ Ê ÕÉ ÆÑ É Ê

Ö!× Ø × ÙÚ Û ÜÞÝ Üß Ú à

á â â âãä åæ çè éê

ë ìí îðï í ñ ò ì óðô ï õö ÷ øï ö ìù úû ü ýþ ÿ � û ü

� � � � ��� � � � � �� ��� � � �� ��� �� � �� �� � !#" $&% �' () *+ )-, + . / *0 12 3 45 1 2 3 67 89 :;< => 0 ?@

A BC D EF GH I J&K LNM OP QR S TP LUNV WX Y Z[ \

Page 16: oqp - AQUA

] ^_ ` a b

c def g hi j

k lm n op qr

s tu v wx yz {| }~

� � � �� � �

� �� ��� �� � �

� �� � � ��� � � � �� � � � �  ¡¢£ ¤ ¥¦ §¨ ©

ª¬«­ ® ¯ «° ±³² ° ´ « ¯µ ® ¶ ·¬¸¹ ¯³º ° ¹»º ¹ º ­ ¼½ ¾

¿ À Á ÃÄ Å Æ Ç�È É Ê Ë ÌÍ ÎÏ ÐÑ ÒÓ Ô ÕÖ × Ø ÙÚ ÙÚ ÛÜ Ý Í

Þ ß-à á â à ã àäæå ç-è é-ê á ëå ìíî ïå ðí ïñ ò óô õö ÷ ø ùûú ò óü ý þÿ � � ÷

�� � �� � � � � � �

� �� � � � � � � � � �� �� ��� � � �� � � � �� �� ��� � � � � �� � � � � �� � �� � � � � ! �" � � �� � #

$ % & '( )* * ( + ), - ( . /10 2 &3 + & 3 ( 4 )5 + - 2(

6 ' & 7 . ( * 8 , 5 + ( 8 -, 7 . ) 8 2 , 6 ' & 9 ', * - &7 : ) . + - 2( 8( 8/ 8 - ( * 8 ;

<= > ?A@ B CD @ E FG@ HI J K > B LAM N K > H N

Algorithms

Arc

hite

ctur

e

Ope

ratin

gSy

stem

s

Lan

guag

es

Networking/I/O/Database/Graphics/UI

Applications

Page 17: oqp - AQUA

OAP Q RGS T Q UWV S X Q

Y Z [ \ ]^ _` a b c [ \

d efg hij hg k f l m g l n hm

o p qr s tu vwx yz s t x s { w t

| } ~� �� ��� � � �� �� ��

� � �� � � � � �� �� � � ��� �� �

� � � � ��   ¡¢£ ¤ ¥¦ §¨

©Aª «¬ ­ ® ¯°± ² ¬ ³ ´ ®µ ¶ · ¸ ¸ ´º¹ ´º» ¼¹ «

3xM layout roughly twice as efficient3 new neighbors after each swap = 2/3 reduction in swaps

Single line layout 3xM layout

Neighbor onlyoperations requireswapping qubits

2-qubitgate

swapqubitvalues

½W¾ ¿ ÀÁ Â À

Ã Ä Å ÆÇ È É Ê É ÅË Ì ÍË ÎÉ Ç È Ç ÎÏ1Ð ÌÏ È Ñ Ï Ò Ó ÌÔ ÌÏ ÈÐ Ñ Ï Õ

Ë ÖÑ É Ì Ç Ï È Ì Í × Ì Í ÌÏØ Ì ÒÇÙ Ì Ò Í ÌÑ È Ë ÎÚ Ì Í

Û ÜÝÞ ß à á âã ä å æ

ç èéê ëì í îï î èð ë ñ îò ó ó

ô õö÷ øù ú ûü ý þÿ þ� � � � �� ��� � � � ��� � �� � � � �� � � �� �� ��� ��� � � �� !" #$ % � &' � � � #� � $ ( )* $ � * #�� % + � , � � � -* � � � ./ 01 2 ,% , � � # , - � � !-* � ( �3 4�5 6 7�8 9 6 : ;< 6 7 =8 > ? @ @ ? @ >

ACB D B E B FG B H

I JK L MN L O P QRS T O UWV XS T O YS ZQ[ Z\S Y T Y K [ O T O ] XS T O YS Z ^ O _ [ ` Z T Y K [ Oa LN \cb QR T \ Y L ` d ef ghi jk lm n n mo pqsr t nu m po uv wv xy o z {| zv} ~� � �� � � �C� � �� �� ��

Page 18: oqp - AQUA

� �� � ��

� � ����� � � �� � � �     ¢¡ £� � ¤¡ ¥¦ ¤§ ¡ £¨ ¡ © � �ª �§ �¬« ­® §¯ � �°±²´³ µ ¶ ¶· ¸ ¹ ¹º º º¢» · µ¼½ » ¾¿ ÀÁ » Âà » Ä · ¹½ ¶  ŠŠ¹¿ ¶Á ¹¿ ¶ÁÆ Ä · » µ ¶Ç ÈÉÊËÌ ÍÎÏÑÐ ÒÓÔÕ Ö × Ø Ù ÙÚ × Û ÛÜ Ü Ü¢Ý Þß àÝ áâ ÙÝ ãä Ý á Ú Ûåæ çè éëê ì íî ï ð ðñ ò ó óôõ ô¢ö ñ ï÷ø ö ø ö ùú ðû ü÷ û ö ýþ ö ÿ ñ ó� � � ô � ÿö ï ð ��� �

� � �

� �� � ��� � � � ��

� �� � �� �� ! " # $ % & ')(*+ , -

. / 0 01 2 3 34 4 465 78 95 : 0 05 ;<65 = 1 3> 3< 8? @ : AB @ 0 A < : 31C 8 9 31C 8 95 / 0D 9

E F G GH I J JK K K6L MN OL P G GL QR6L S H J QT J P U PN U)V W JHX NX Y U WZ J U P Y[\ VSL F G Z O

] ^_ _ `a bc d ef g hi jk l mk

npo qo r r o s t upv wo x y

z {}| ~ �� � � � � �� ~ �� � | �}� � �}�

� �� �� � � �� �� �� �� � � � �� ��� � � � � � � �

� �}� � �}  ¡ ¢ ¡ £ ¤ � ¥ ¦ ¤ ¡  §¨ ©ª ¥ ©  « ¬ ¡¨ � ­

® ¯° ± ²³ ´}µ ± ´}¶ ° µ · ²}¸ ¹ º ¸ »¸ ¶ ´ ¶ ° ¼ ½

´µ ± ² ¼ ¸ ¾ ¸ ¿ » ³ ¼ ´ ¸ ½ À » À ´}µ Á Â Ã

Ä Å}Æ Ç}È É Ê ËÌ Í Î Ï6Ð ÑÒ Í Ç ÑÓ Ë}Æ Ô Õ Ì Ö Ç Ê Ì × Ñ Ç Ì É ÍÙØÇ Æ Ú Æ Û É Ê Ç Ò Ç Ì É Í Ü