量子比特的选择性频率移位制造技术

本发明专利技术提供一种量子计算系统和装置，用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率。根据一种实施例，用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率的装置包括：多个量子比特，其至少包括第一量子比特和第二量子比特；多个耦合控制谐振器，其至少包括第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器；和耦合控制信号线。第一耦合控制谐振器可以配置成，当耦合控制信号包括处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第一量子比特的谐振频率。本发明专利技术提供了装置、量子计算系统、方法和计算机程序产品。方法和计算机程序产品。方法和计算机程序产品。

【技术实现步骤摘要】
量子比特的选择性频率移位


[0001]本专利技术公开涉及一种量子电子装置，并且更具体地涉及一种量子计算系统和装置，用于在量子计算系统中选择性地移位(shifting)量子比特谐振频率。

技术介绍

[0002]对于大规模的量子计算，期望有能力在量子计算系统中选择性地移位量子比特的谐振频率的。通过移位量子比特的谐振频率，该量子比特能够与在系统中的另一量子比特产生谐振。对于使用量子比特执行量子逻辑门操作，产生谐振的能力可能是重要的。

技术实现思路

[0003]提供本
技术实现思路
以简化形式介绍概念的选择，以下在详细描述中进一步描述该概念的选择。本
技术实现思路
不是为了识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不是为了用来限制要求保护的主题的范围。
[0004]目的是提供量子计算系统和用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率的装置。前述和其他的目的通过独立权利要求的特征实现。其他的实现形式明显来自于从属权利要求、说明书和附图。
[0005]根据第一方面，用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率的装置包括：多个量子比特，其至少包括第一量子比特和第二量子比特，第一量子比特和第二量子比特分别具有相应的谐振频率；第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器，分别具有相应的谐振频率带；和耦合控制信号线，其用于将耦合控制信号至少馈送到第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器；其中第一耦合控制谐振器配置成，当耦合控制信号包括处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第一量子比特的谐振频率，并且第二耦合控制谐振器配置成，当耦合控制信号包括处于第二耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第二量子比特的谐振频率。该装置能够，例如，选择性地移位第一量子比特和/或第二量子比特的谐振频率。
[0006]在第一方面的一种实现形式中，该多个量子比特还包括第三量子比特和第四量子比特，第三量子比特和第四量子比特中分别具有相应的谐振频率，其中第一量子比特电容性耦合到第三量子比特，并且第二量子比特电容性耦合到第四量子比特。该装置能够，例如，选择性地使第一量子比特与第三量子比特产生谐振，和/或选择性地使第二量子比特与第四量子比特产生谐振。
[0007]在第一方面的另外实现形式中，该多个量子比特中的每个量子比特包括至少一个约瑟夫逊结(Josephson junction)。该装置可以例如使用超导量子比特来实现。
[0008]在第一方面的另外实现形式中，该多个量子比特中的每个量子比特包括超导量子干涉装置(SQUID)。
[0009]在第一方面的另外实现形式中，耦合控制谐振器的谐振频率带位于小于第一量子比特的谐振频率和第二量子比特的谐振频率的频率范围内。该装置能够，例如移位量子比
特的谐振频率，而耦合控制信号可以不与量子比特的操作明显地相干扰。
[0010]在第一方面的另外实现形式中，第一量子比特的谐振频率的移位(shift)与第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅成比例，和/或第二量子比特的谐振频率的移位与第二耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅成比例。因此，第一量子比特和/或第二量子比特的谐振频率，能够使用相应的频率分量的振幅来控制。
[0011]在第一方面的另外实现形式中，第一量子比特和第二量子比特彼此电容性耦合，并且当第一量子比特和第二量子比特设置为谐振时，在第一量子比特和第二量子比特上执行量子门操作。因此，第一量子比特和第二量子比特能够彼此产生谐振，以用于量子计算。
[0012]在第一方面的另外实现形式中，第一耦合控制谐振器配置成，通过调谐第一量子比特的约瑟夫逊电感(Josephson inductance)来移位第一量子比特的谐振频率。该装置能够，例如有效地移位第一量子比特的谐振频率。
[0013]在第一方面的另外实现形式中，第一耦合控制谐振器配置成，通过感应磁通量通过第一量子比特、或通过引起电流流过第一量子比特来调谐第一量子比特的约瑟夫逊电感，以移位第一量子比特的谐振频率。该装置能够，例如在耦合控制谐振器和量子比特之间，经由磁耦合或经由电耦合来调谐约瑟夫逊电感。
[0014]在第一方面的另外实现形式中，该装置还包括：多条耦合控制信号线，其包括耦合信号线；和多个耦合控制谐振器，其包括第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器；其中该多个量子比特布置成矩阵，在多个量子比特中的每个量子比特具有相应的谐振频率，在多条耦合控制信号线中的每条耦合控制信号线对应于矩阵的列/行；其中在多个耦合控制谐振器中的每个耦合控制谐振器均配置成，当相应的耦合控制信号线中的耦合控制信号包括处于该耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位多个量子比特中的相应的量子比特的谐振频率。该装置能够，例如在多个量子比特中移位选择的量子比特的谐振频率。
[0015]应理解的是，以上描述的第一方面的实现形式可以彼此组合。多个实现形式可以组合在一起以形成另外的实现形式。
[0016]根据第二方面，量子计算系统包括：根据第一方面的装置；和控制单元，其电耦合到装置的耦合控制信号线，其中控制单元配置成：根据第一量子比特的谐振频率和多个量子比特中的另一量子比特的谐振频率之间的频率差，设置处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅；并且将耦合控制信号传输到耦合控制信号线。控制单元能够，例如使第一量子比特与该另一量子比特产生谐振。
[0017]在第二方面的一种实现形式中，控制单元还配置成，根据预先配置的耦合参数，设置脉冲的持续时间，脉冲包括处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量，其中预先配置的耦合参数表示在第一量子比特和另一量子比特之间的预期的耦合强度。控制单元能够，例如根据预先配置的耦合参数，控制在量子比特之间的耦合。
[0018]在第二方面的一种实现形式中，控制单元还配置成，将处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量和处于第二耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量频分复用到耦合控制信号中。控制单元能够，例如以减少的延迟或基本上同时地移位第一量子比特和第二量子比特的谐振频率。
[0019]应理解的是，以上描述的第二方面的实现形式可以彼此组合。多个实现形式可以组合在一起以形成另外的实现形式。
[0020]根据第三方面，用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率的方法，量子计算系统包括根据第一方面的装置，该方法包括：根据在第一量子比特的谐振频率和在多个量子比特中的另一量子比特的谐振频率之间的频率差，设置处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅；并且将耦合控制信号传输到耦合控制信号线。
[0021]根据第四方面，提供了计算机程序产品，其包括程序代码，程序代码配置成，当程序代码在计算机装置上执行时，执行根据第三方面的方法。
[0022]通过参考结合附图考虑的以下详细描述，将更好地理解许多附带特征，因为它们将变得更加容易理解。
附图说明
[0023]以下，参考附图更详细地描述了示例实施例，其中：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，其用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率，其特征在于，包括：多个量子比特，其至少包括第一量子比特和第二量子比特，第一量子比特和第二量子比特分别具有相应的谐振频率；多个耦合控制谐振器，其至少包括第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器，第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器分别具有相应的谐振频率带；和耦合控制信号线，其用于将耦合控制信号至少馈送到第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器；其中第一耦合控制谐振器配置成，当耦合控制信号包括处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第一量子比特的谐振频率，并且第二耦合控制谐振器配置成，当耦合控制信号包括处于第二耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第二量子比特的谐振频率。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，多个量子比特还包括第三量子比特和第四量子比特，第三量子比特和第四量子比特分别具有相应的谐振频率，其中第一量子比特电容性耦合到第三量子比特，并且第二量子比特电容性耦合到第四量子比特。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，多个量子比特中的每个量子比特包括至少一个约瑟夫逊结。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，多个量子比特中的每个量子比特包括超导量子干涉装置。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一耦合控制谐振器和/或第二耦合控制谐振器的谐振频率带位于小于第一量子比特的谐振频率和第二量子比特的谐振频率的频率范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一量子比特的谐振频率的移位与处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅成比例，和/或第二量子比特的谐振频率的移位与处于第二耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅成比例。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一量子比特和第二量子比特彼此电容性耦合，并且其中当第一量子比特和第二量子比特设置为谐振时，在第一量子比特和第二量子比特上执行量子门操作。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一耦合控制谐振器配置成，通过调谐第一量子比特的约瑟夫逊电感，来移位第一量子比特的谐振频率。9.根据权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕西，
申请(专利权)人：IQM芬兰有限公司，
类型：发明
国别省市：