量子模数互转换器中的量子中继器制造技术

一种用于量子通信的量子中继器系统和装置。在一个方面，一种系统包括：量子信号接收器，被配置为接收量子场信号；量子信号转换器，被配置为对由量子信号接收器接收的量子场信号的量子模拟信号进行采样；将采样的量子模拟信号编码为一个或更多个量子位中的对应数字量子信息，包括对每个量子模拟信号和处于初始状态的量子位应用混合模数编码操作；将存储在一个或更多个量子位中的数字量子信息解码为恢复的量子场信号，包括对处于初始状态的每个量子位和量子模拟寄存器应用混合数模解码操作；量子存储器，包括量子位并且被配置为存储由量子信号转换器编码的数字量子信息；以及量子信号发送器，被配置为发送恢复的量子场信号。号。号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量子模数互转换器中的量子中继器


[0001]本说明书涉及量子计算和量子通信。

技术介绍

[0002]量子信息包括由量子系统携带的任何类型的信息。量子信息能够包括量子数字信息和量子模拟信息。
[0003]量子数字信息的最基本单位是量子位。量子位是两级量子力学系统。在经典系统中，比特将必须在一个级别或另一个级别中。然而，量子力学允许量子位处于两个级的相干叠加中，该属性对于量子力学和量子计算是基本的。
[0004]量子模拟信息由连续可变量子系统——例如，量子场——携带。

技术实现思路

[0005]本说明书描述了一种用于量子通信的量子中继器系统。
[0006]通常，本说明书中描述的主题的一个创新方面能够体现在用于量子通信的量子中继器系统中，该系统包括：量子信号接收器，被配置为接收量子场信号；量子信号转换器，连接到量子信号接收器，其中，量子信号转换器被配置为：从由量子信号接收器接收的量子场信号中采样一个或更多个量子模拟信号；将采样的量子模拟信号编码为一个或更多个量子位中的对应数字量子信息，包括对于每个采样的量子模拟信号，对量子模拟信号和处于初始状态的量子位应用混合模数编码操作；将存储在所述一个或更多个量子位中的数字量子信息解码为恢复的量子场信号，包括对于所述一个或更多个量子位中的每一个，对处于初始状态的量子位和量子模拟寄存器应用混合数模解码操作；量子存储器，连接到量子信号转换器，其中，量子存储器包括一个或更多个量子位，并且被配置为存储由量子信号转换器编码的数字量子信息；以及量子信号发送器，连接到量子信号转换器，其中，量子信号发送器被配置为发送恢复的量子场信号。
[0007]前述和其他实施方式能够均能够可选地单独或组合地包括以下特征中的一个或更多个。在一些实施方式中，接收的量子场信号包括Gottesman、Kitaev和Preskill(GKP)状态；由量子信号转换器采样的一个或更多个量子模拟信号包括一个或更多个GKP状态样本；并且恢复的量子场信号包括恢复的GKP状态。
[0008]在一些实施方式中，量子存储器还被配置为对存储在量子存储器中的数字量子信息执行量子纠错操作。
[0009]在一些实施方式中，量子纠错操作包括校正子(syndrome)测量、经典解码器操作和量子纠错反馈操作。
[0010]在一些实施方式中，量子信号转换器还被配置为将存储在一个或更多个量子位中的纠错的数字量子信息解码为恢复的量子场信号。
[0011]在一些实施方式中，该系统还包括被连接以形成量子网络的多个量子信号接收器、量子信号转换器、量子存储器和量子信号发送器。
[0012]在一些实施方式中，混合数模编码操作和混合模数解码操作基于包括三个加法器操作的交换操作。
[0013]在一些实施方式中，混合数模编码操作和混合模数解码操作包括：第一酉变换，包含规范场动量算子和量子位场算子；多个傅里叶变换；以及第二酉变换，包含规范场位置算子和量子位场算子。
[0014]在一些实施方式中，对量子模拟信号和处于初始状态的量子位应用混合模数编码操作包括：将第一酉变换应用于量子模拟信号和量子位的初始状态以获得第一修改量子模拟信号和量子位的第一演化状态，顺序地将两个傅里叶变换应用于第一修改量子模拟信号，以获得第二修改量子模拟信号；将傅里叶变换应用于量子位的第一演化状态，以获得量子位的第二演化状态；将第二酉变换应用于第二修改量子模拟信号和量子位的第二演化状态，以获得第三修改量子模拟信号和量子位的第三演化状态；将傅里叶变换应用于量子位的第三演化状态，以获得量子位的第四演化状态；以及将第一酉变换应用于第三修改量子模拟信号和量子位的第四演化状态以获得量子位的第五演化状态，其中，提供处于演化状态的量子位作为接收的量子模拟信号的量子数字编码包括提供处于第五演化状态的量子位作为接收的量子模拟信号的量子数字编码。
[0015]在一些实施方式中，向处于初始状态的量子位和量子模拟寄存器应用混合数模解码操作包括：顺序地将两个傅里叶变换应用于处于初始状态的量子模拟寄存器，以获得量子模拟寄存器的第一修改状态；将第一酉变换应用于量子模拟寄存器的第一修改状态和第四量子位，以获得量子模拟寄存器的第二修改状态和第四量子位的第一演化状态，其中，第一酉变换包括规范场动量算子和量子位场算子；将傅里叶变换应用于第四量子位的第一演化状态，以获得第四量子位的第二演化状态；将第二酉变换应用于量子模拟寄存器的第二修改状态和第四量子位的第二演化状态，以获得量子模拟寄存器的第三修改状态和第四量子位的第三演化状态，其中，第二酉变换包括规范场位置算子和量子位场算子；将傅里叶变换应用于第四量子位的第三演化状态，以获得第四量子位的第四演化状态；顺序地将两个傅里叶变换应用于量子模拟寄存器的第三修改状态，以获得量子模拟寄存器的第四修改状态；以及将第一酉变换应用于量子模拟寄存器的第四修改状态和第四量子位的第四演化状态，以获得量子模拟寄存器的第五修改状态，其中，提供量子模拟寄存器的修改状态作为量子数字信息的量子模拟编码包括提供量子模拟寄存器的第五修改状态作为量子数字信息的量子模拟编码。
[0016]总体说来，本说明书中描述的主题的另一个创新方面能够体现在一种用于中继量子场信号的方法中，该方法包括：接收量子场信号；从接收的量子场信号采样一个或更多个量子模拟信号；对于每个采样的量子模拟信号：将量子模拟信号编码为对应数字量子信息，包括对量子模拟信号和处于初始状态的量子位应用混合模数编码操作；以及将对应数字量子信息存储在量子位中；生成恢复的量子场信号，包括：对于存储对应数字量子信息的每个量子位，通过对处于初始状态的量子位和量子模拟寄存器应用混合数模解码操作来解码量子数字信息，并组合解码的量子数字信息；以及发送恢复的量子场信号。
[0017]该方面的其他实施例包括对应的经典和量子计算机和通信系统、装置以及记录在一个或更多个计算机存储设备上的计算机程序，每个都被配置为执行所述方法的动作。一个或更多个经典和量子计算机和/或通信系统的系统能够被配置为借助于安装在系统上的
软件、固件、硬件或其任何组合来执行特定操作或动作，所述软件、固件、硬件或其任何组合在操作中可以使系统执行动作。一个或更多个计算机程序能够被配置为借助于包括当由数据处理装置执行时使装置执行动作的指令来执行特定操作或动作。
[0018]前述和其他实施方式能够均可选地单独或组合地包括以下特征中的一个或更多个。在一些实施方式中，接收的量子场信号包括Gottesman、Kitaev和Preskill(GKP)状态；由量子信号转换器采样的一个或更多个量子模拟信号包括一个或更多个GKP状态样本；并且恢复的量子场信号包括恢复的GKP状态。
[0019]在一些实施方式中，存储对应数字量子信息还包括对存储在量子存储器中的数字量子信息执行一轮或更多轮量子纠错操作。
[0020]在一些实施方式中，量子纠错操作包括校正子测量、经典解码器操作和量子纠错反馈操作。
[0021]在一些实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于量子通信的量子中继器系统，所述系统包括：量子信号接收器，被配置为接收量子场信号；量子信号转换器，连接到量子信号接收器，其中，量子信号转换器被配置为：从由量子信号接收器接收的量子场信号中采样一个或更多个量子模拟信号；将采样的量子模拟信号编码为一个或更多个量子位中的对应数字量子信息，包括：对于每个采样的量子模拟信号，对量子模拟信号和处于初始状态的量子位应用混合模数编码操作；将存储在一个或更多个量子位中的数字量子信息解码为恢复的量子场信号，包括：对于一个或更多个量子位中的每一个，对处于初始状态的量子位和量子模拟寄存器应用混合数模解码操作；量子存储器，连接到量子信号转换器，其中，量子存储器包含一个或更多个量子位，并且被配置为存储由量子信号转换器编码的数字量子信息；以及量子信号发送器，连接到量子信号转换器，其中，量子信号发送器被配置为发送恢复的量子场信号。2.如权利要求1所述的量子中继器系统，其中：接收的量子场信号包括Gottesman、Kitaev和Preskill(GKP)状态；由量子信号转换器采样的一个或更多个量子模拟信号包括一个或更多个GKP状态样本；以及恢复的量子场信号包括恢复的GKP状态。3.如权利要求1所述的量子中继器系统，其中，量子存储器还被配置为对存储在量子存储器中的数字量子信息执行量子纠错操作。4.如权利要求2所述的量子中继器系统，其中，量子纠错操作包括校正子测量、经典解码器操作和量子纠错反馈操作。5.如权利要求2或权利要求3所述的量子中继器系统，其中，量子信号转换器还被配置为将存储在一个或更多个量子位中的纠错的数字量子信息解码为恢复的量子场信号。6.如权利要求1所述的量子中继器系统，还包括：被连接以形成量子网络的多个量子信号接收器、多个量子信号转换器、多个量子存储器和多个量子信号发送器。7.如权利要求1所述的量子中继器系统，其中，混合数模编码操作和混合模数解码操作基于包含三个加法器操作的交换操作。8.如权利要求1所述的量子中继器系统，其中，混合数模编码操作和混合模数解码操作包括：第一酉变换，包含规范场动量算子和量子位场算子；多个傅里叶变换；以及第二酉变换，包含规范场位置算子和量子位场算子。9.如权利要求7所述的量子中继器系统，其中，对量子模拟信号和处于初始状态的量子位应用混合模数编码操作包括：将第一酉变换应用于量子模拟信号和量子位的初始状态，以获得第一修改量子模拟信号和量子位的第一演化状态；顺序地将两个傅里叶变换应用于第一修改量子模拟信号，以获得第二修改量子模拟信
号；将傅里叶变换应用于量子位的第一演化状态，以获得量子位的第二演化状态；将第二酉变换应用于第二修改量子模拟信号和量子位的第二演化状态，以获得第三修改量子模拟信号和量子位的第三演化状态；将傅里叶变换应用于量子位的第三演化状态，以获得量子位的第四演化状态；以及将第一酉变换应用于第三修改量子模拟信号和量子位的第四演化状态以获得量子位的第五演化状态，其中，提供处于演化状态的量子位作为接收的量子模拟信号的量子数字编码包括提供处于第五演化状态的量子位作为接收的量子模拟信号的量子数字编码。10.如权利要求7所述的量子中继器系统，其中，对处于初始状态的量子位和量子模拟寄存器应用混合数模解码操作包括：顺序地将两个傅里叶变换应用于处于初始状态的量子模拟寄存器，以获得所述量子模拟寄存器的第一修改状态；将第一酉变换应用于量子模拟寄存器的第一修改状态和第四量子位，以获得量子模拟寄存器的第二修改状态和第四量子位的第一演化状态，其中，第一酉变换包括规范场动量算子和量子位场算子；将傅里叶变换应用于第四量子位的第一演化状态，以获得第四量子位的第二演化状态；将第二酉变换应用于量子模拟寄存器的第二修改状态和第四量子位的第二演化状态，以获得量子模拟寄存器的第三修改状态和第四量子位的第三演化状态，其中，第二酉变换包括规范场位置算子和量子位场算子；将傅里叶变换应用于第四量子位的第三演化状态，以获得第四量子位的第四演化状态；顺序地将两个傅里叶变换应用于量子模拟寄存器的第三修改状态，以获得量子模拟寄存器的第四修改状态；以及将第一酉变换应用于量子模拟寄存器的第四修改状态和第四量子位的第四演化状态以获得量子模拟寄存器的第五修改状态，其中，提供量子模拟寄存器的修改状态作为量子数字信息的量子模拟编码包括提供量子模拟寄存器的第五修改...

【专利技术属性】
技术研发人员：G弗登阿克扎姆，
申请(专利权)人：X开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：