用天线芯片对量子位进行退火的方法技术

提供了促进基于天线的量子位的热退火的系统，计算机实现的方法和技术。在一个示例中，第一天线可以位于具有第一约瑟夫森结和第二约瑟夫森结的超导量子位芯片上方。第一天线可以将第一电磁波定向到第一约瑟夫森结。可以确定在第一天线和超导量子位芯片之间的第一限定垂直间隙的第一长度，以使得第一电磁波包裹第一约瑟夫森结的第一组一个或多个电容器极板，从而对第一约瑟夫森结进行退火而不对第二约瑟夫森结进行退火。在另一个示例中，第一限定垂直间隙的第一长度可以是第一电磁波作为锥体的模型的函数，其中，锥体起源于第一天线并且朝着超导量子位芯片延伸。并且朝着超导量子位芯片延伸。并且朝着超导量子位芯片延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用天线芯片对量子位进行退火的方法


[0001]本专利技术涉及量子位(qubit)退火，并且更具体地，涉及用天线芯片促进量子位退火的方法。量子位(例如，量子二进制数)是经典位的量子力学模拟。经典位只能具有两个基本状态(例如0或1)之一，而量子位可以具有这些基本状态的叠加(例如，α|0＞+β|1＞，其中α和β是复标量，使得|α|2+|β|2＝1)，理论上，与相同数量的经典位相比，量子位可以按指数方式存储更多信息。因此，理论上，量子计算机(例如，使用量子位而不是仅使用经典位的计算机)可以快速解决对于经典计算机而言极其困难的问题。通过改进多量子位芯片的制造和处理，可以提高量子计算机的效率。由于频率冲突和/或量子串扰的现象(例如，多个相邻的量子位具有太相似的谐振频率，使得它们彼此之间存在不期望的相互作用)，精确地调谐和/或改变量子位频率的能力在多量子位芯片的构建中至关重要。用于这种频率控制的传统解决方案包括可变频率量子位的调谐和固定频率量子位的热退火。可变频率量子位具有共振频率，可以通过暴露于外部磁场来进行调谐。但是，量子位芯片上所需的附加调谐电路会增加不必要的复杂性和噪声。固定频率量子位的热退火涉及加热量子位以改变其物理特性(例如谐振频率)，在量子位操作期间不会引入这种噪声(这是在与超导机制兼容的低温下实现的)。传统上，量子位的热退火是通过使用光子芯片进行的，其中激光源通过(在室温或超导范围以外的温度下实现的)Mach
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Zehnder开关物理路由到光子芯片上的不同位置。尽管使用这种系统可以在多量子位芯片上并行退火多个量子位，但是在光子芯片上每个位置的最大激光功率(例如，因此具有最大退火能力)取决于路由到芯片上另一个位置的功率量(例如，如果将来自激光源的更多功率路由到位置1，则会将来自激光源的更少的功率同时路由到位置2)。因此，传统的量子位激光退火最适合串行退火，而不是同时/并行量子位退火。因此，传统的量子位退火不能促进多量子位芯片上一个或多个量子位的独立和/或同时局部退火。

技术实现思路

[0002]以下给出了概述，以提供对本专利技术实施例的基本理解。该概述并非旨在标识关键或重要元素，也不旨在描绘本专利技术的任何范围。其唯一目的是以简化的形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在本文描述的实施例中，描述了促进基于天线的量子位退火的系统和计算机实现的方法。
[0003]根据本专利技术的实施例，系统可以包括具有第一量子位和第二量子位的超导量子位芯片，第一量子位具有第一约瑟夫森结，第二量子位具有第二约瑟夫森结。系统还可以包括位于量子位芯片上方的天线芯片。第一天线可以在天线芯片上。第一天线可以将第一电磁波定向到第一量子位。此外，系统可以在第一天线和超导量子位芯片之间具有第一限定垂直间隙。可以确定第一限定垂直间隙的第一长度的大小，以使第一电磁波包裹(circumscribe)第一量子位的第一组一个或多个电容器极板，从而使第一量子位的第一约瑟夫森结退火。这样做的优点是促进了一种对一个或多个量子位进行热退火的新技术(例如，通过基于天线的电磁波，而不是光子激光器)，该技术利用了超导量子位芯片上的现有
量子电路(例如，在不修改量子位或量子位芯片的现有结构/电路的情况下对量子位进行退火)。这样做的另一个优点是便于对量子位进行局部退火(例如，对一个量子位进行退火而不会不希望地影响相邻量子位的特性)。可选地，第一限定垂直间隙的第一长度可以是第一电磁波作为锥体的辐射图模型的函数。锥体可以起源于天线芯片上的第一天线，并且可以向下延伸至超导量子位芯片。一个优点是便于确定可以在第一天线和量子位芯片之间放置的适当距离，以便可靠地执行局部退火(例如，使得第一电磁波包裹/包络第一组极板，从而使第一约瑟夫森结退火，而不包裹/包络第二组电容器极板，从而不使第二约瑟夫森结退火)。可选地，系统还可以在天线芯片上包括第二天线。第二天线可以将第二电磁波定向到第二量子位。此外，系统可以在第二天线与量子位芯片之间包括第二限定垂直间隙。可以确定第二限定垂直间隙的第二长度的大小，以使第二电磁波包裹第二量子位的第二组一个或多个电容器极板，从而使第二量子位的第二约瑟夫森结退火。
[0004]这样的优点是促进多量子位芯片上的多个量子位的独立和/或同时/并行局部退火(例如，在同一芯片上同时并独立地退火多个量子位，从而每个量子位可以达到可能与相邻量子位的退火水平不同的退火水平)，因此，与串行退火相比加速了整个退火过程从而节省时间，并且改善了频率分配并减少了量子串扰。
[0005]根据本专利技术的实施例，一种计算机实现的方法可以包括：经由位于具有第一量子位和第二量子位的超导量子位芯片上方的天线芯片上的第一天线，将第一电磁波定向到第一量子位。方法还可以包括：经由第一天线，基于所述定向对第一量子位的第一约瑟夫森结进行退火。此外，在第一天线与量子位芯片之间的第一限定垂直间隙的第一长度可以使第一电磁波包裹第一量子位的第一组一个或多个电容器极板。由此可以加热第一量子位的第一约瑟夫森结。另外，方法可以包括将天线芯片移动到生产线中的第二超导量子位芯片，以促进第二量子位芯片上的量子位的退火。可以通过微操纵器，压电控制器或天线芯片与量子位芯片之间的临时附件来促进这种移动。这样做的优点是促进了对量子位进行热退火的新技术，该技术利用了量子位芯片上的现有量子电路(例如，无需更改量子位芯片上现有的量子电路)。这样做的另一个优点是有助于量子位的局部退火(例如，对一个量子位进行退火而不会不必要地退火和/或影响量子位芯片上的相邻量子位)。可选地，第一限定垂直间隙的第一长度可以是第一电磁波作为锥体的辐射图模型的函数。锥体可以起源于第一天线，并且可以向下延伸至量子位芯片。这样做的优点是便于确定在第一天线和量子位芯片之间放置的适当距离，以便可靠地执行局部量子位退火(例如，对目标量子位/约瑟夫森结进行退火而不会意外影响相邻的量子位/约瑟夫森结)。可选地，方法可以进一步包括经由天线芯片上的第二天线将第二电磁波定向到第二量子位。此外，方法可以包括：经由第二天线，基于第二电磁波的定向通过第二天线对第二量子位的第二约瑟夫森结进行退火。在第二天线和量子位芯片之间的第二限定垂直间隙的第二长度可以使第二电磁波包裹第二量子位的第二组电容器极板。由此可以加热第二量子位的第二约瑟夫森结。这样的优点是促进在多量子位芯片上对多个量子位进行独立且同时(或顺序)的局部退火(例如，在多量子位芯片上同时退火多个量子位，以使芯片上的每个量子位可以达到不同程度的退火，并且使得芯片上各个量子位的不同退火水平可以不同)。
[0006]根据本专利技术的实施例，一种设备可以包括具有第一约瑟夫森结和第二约瑟夫森结的超导量子位芯片。设备还可包括在量子位芯片上方的天线芯片。第一天线可以在天线芯
片上，并且可以向第一约瑟夫森结发射第一电磁波。第二天线可以在天线芯片上，并且可以向第二约瑟夫森结发射第二电磁波。而且，装置可以包括微操纵器，压电控制器或可以将天线芯片定位在量子位芯片上方，并且在天线芯片和量子位芯片之间具有限定垂直间隙的临时附件。限定垂直间隙的长度可以通过微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：超导量子位芯片，具有第一量子位和第二量子位，第一量子位具有第一约瑟夫森结，第二量子位具有第二约瑟夫森结；位于超导量子位芯片上方的天线芯片；天线芯片上的第一天线，将第一电磁波定向到第一量子位；第一天线和超导量子位芯片之间的第一限定垂直间隙，其中第一限定垂直间隙的第一长度被设置为使第一电磁波包裹第一量子位的第一组一个或多个电容器极板，从而对第一量子位的第一约瑟夫森结进行退火。2.根据权利要求1所述的系统，其中第一限定垂直间隙的第一长度是第一电磁波作为锥体的辐射图模型的函数，其中锥体起源于天线芯片上的第一天线并且朝着超导量子位芯片延伸。3.根据权利要求2所述的系统，其中第一限定垂直间隙的第一长度近似等于锥体的高度。4.根据权利要求3所述的系统，其中锥体的底部包裹第一组一个或多个电容器极板。5.根据权利要求3所述的系统，其中锥体的顶角近似等于第一电磁波的辐射图主瓣的三分贝角波束宽度。6.根据权利要求1所述的系统，还包括：一个或多个间隔物，位于第一限定垂直间隙并且在天线芯片和超导量子位芯片之间，其中，一个或多个间隔物的高度近似等于第一限定垂直间隙的第一长度。7.根据权利要求1所述的系统，还包括：天线芯片上的第二天线，将第二电磁波定向到第二量子位；以及第二天线和超导量子位芯片之间的第二限定垂直间隙，其中第二限定垂直间隙的第二长度被设置为使第二电磁波包裹第二量子位的第二组一个或多个电容器极板，从而对第二量子位的第二约瑟夫森结进行退火。8.根据权利要求7所述的系统，其中第一天线将第一电磁波定向第一时间段并且第二天线将第二电磁波定向第二时间段，其中第一时间段和第二时间段重叠。9.根据权利要求1所述的系统，其中第一电磁波的第一波长基于第一组一个或多个电容器极板的物理尺寸调节。10.根据权利要求9所述的系统，其中第一波长大于或近似等于第一组一个或多个电容器极板的物理尺寸四倍。11.一种计算机实现的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：RO托帕洛格卢，S罗森布拉特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：