【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子信息，尤其涉及一种可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置。
技术介绍
1、量子比特的快速读取在量子纠错、量子反馈等实验中具有重要意义，超导量子比特使用色散读取方式，量子比特失谐耦合一个谐振腔作为读取腔，通过探测读取腔的频率或者相位即可得知量子比特的状态。为实现快速的读取，需要提高读取腔的泄露速率，但是由于purcell效应的存在，量子比特通过读取腔与外界产生不必要的耦合而发生退相干，因此需要在读取腔和外界环境之间加入purcell滤波器，在实现快速的读取腔泄露速率的同时，保护量子比特的相干性。
2、量子态的初始化是构成量子计算机的一个重要条件，涉及到将量子比特的状态恢复到初始状态或特定的基准状态，以便进行后续的量子操作或测量。目前，已经存在多种超导量子比特重置的方法，包括腔耗散法、基于测量的反馈方法等。基于腔的耗散法是将量子态转移到与之耦合的读取腔的光子态上，通过读取腔的快速泄露通道进行耗散。
3、目前主要有两种模式，一种是读取腔频率低于比特频率，此条件下需要将比特频率调制到读取腔频率处，等待一段时间，等量子态转移到读取腔的光子态，再将比特频率调制回远离读取腔频率的位置，后面等待读取腔里的光子耗散即可，这种方法需要精确调控比特的频率，且读取腔频率低于比特频率，在读取时比特被激发的可能性较大；另外一种是读取腔频率高于比特频率，此条件下需要利用拉曼过程，在比特上以一定频率的微波激励，将量子态交换到高频的读取腔光子态，然后再等待读取腔里的光子耗散，这种方法需要在比特上进行很强的激励，可能存在
4、基于测量的反馈机制是电子学系统根据读取结果决定是否需要对量子比特进行重置操作，此方法对读取精度要求极高，且重置时间依赖于读取时间与线路延迟。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，可以快速集成到各种超导量子处理器芯片中，提高读取腔的泄露速率，实现量子比特的快速读取。
2、本专利技术提出的一种可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，包括带通滤波器和传输线，传输线中间加入直流电压-超导量子干涉器件，以实现传输线的频率可调，传输线本身构成谐振腔，读取腔通过电感或电容耦合在传输线上，量子比特通过电容或电感耦合到读取腔上；
3、带通滤波器和传输线通过电容或电感耦合连接，传输线的顶点频率设置为读取腔频率处，量子比特频率低于读取腔频率；
4、当进行量子态重置时，通过对直流电压-超导量子干涉器件外加磁通，以对传输线的频率进行调制，将传输线的频率调制到量子比特频率处，使传输线与量子比特发生共振，即令量子比特与谐振腔充分交换后，取消直流电压-超导量子干涉器件的外加磁通，从而实现对量子比特的重置。
5、进一步地，两个带通滤波器分别设置于传输线传输方向的两侧，并均通过电容或电感耦合连接。
6、进一步地，带通滤波器的响应曲线设置为车工最平坦响应或者切比雪夫响应，响应曲线使用阶跃阻抗变换实现。
7、进一步地，带通滤波器的通带设置为读取腔频段，其余为阻带频段。
8、进一步地，读取腔频段为6-7ghz，量子比特处于4-5ghz处的阻带频段位置。
9、一种可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，包括带通滤波器和传输线，传输线本身构成谐振腔，读取腔通过电感或电容耦合在传输线上，量子比特通过电容电感耦合到读取腔上；
10、带通滤波器和传输线通过电容耦合连接，传输线的顶点频率设置为读取腔频率处，量子比特频率高于读取腔频率；
11、当进行量子态重置时，将量子比特频率调制到传输线频率处，令传输线与量子比特发生共振，即，量子比特与谐振腔充分交换后，将调制后的量子比特频率拉回原始的量子比特频率，从而实现对量子比特的重置。
12、进一步地，读取腔频段为4-5ghz，量子比特频段为6-7ghz。
13、专利技术提供的一种可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置的优点在于：设置两个带通滤波器通过电容或电感与传输线耦合中间的传输线形成一个谐振模式，通过在传输线上加入可调的直流电压-超导量子干涉器件，可以对传输线的频率进行调制，通过设计传输线的顶点频率在读取腔频率处，不仅可以实现快速高保真度的读取，而且还可以通过传输线的谐振模式对比特进行重置，不管量子比特频率高于传输线频率还是低于传输线频率，都可以对量子比特进行重置。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，包括带通滤波器（1）和传输线（2），传输线（2）中间加入直流电压-超导量子干涉器件（5），以实现传输线（2）的频率可调，传输线（2）本身构成谐振腔，读取腔（3）通过电感或电容耦合在传输线（2）上，量子比特（4）通过电容或电感耦合到读取腔（3）上；
2.根据权利要求1所述的可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，两个带通滤波器（1）分别设置于传输线（2）传输方向的两侧，并均通过电容或电感耦合连接。
3.根据权利要求1所述的可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，带通滤波器（1）的响应曲线设置为车工最平坦响应或者切比雪夫响应，响应曲线使用阶跃阻抗变换实现。
4.根据权利要求1所述的可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，带通滤波器（1）的通带设置为读取腔（3）频段，其余为阻带频段。
5.根据权利要求4所述的可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，读取腔（3）频段为6-7GHz，量子比特（4）频段为4-5GHz。
<...【技术特征摘要】
1.一种可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，包括带通滤波器（1）和传输线（2），传输线（2）中间加入直流电压-超导量子干涉器件（5），以实现传输线（2）的频率可调，传输线（2）本身构成谐振腔，读取腔（3）通过电感或电容耦合在传输线（2）上，量子比特（4）通过电容或电感耦合到读取腔（3）上；
2.根据权利要求1所述的可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，两个带通滤波器（1）分别设置于传输线（2）传输方向的两侧，并均通过电容或电感耦合连接。
3.根据权利要求1所述的可扩展的超导量子比特的快速读取和重置装置，其特征在于，带通滤波器（1）的响应曲线设置为车工最平坦响应或者切比雪夫响应，响应曲线使用阶跃阻抗变换实现。
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆玲，吴大超，郭少俊，钱浩然，高岽鑫，彭承志，朱晓波，潘建伟，
申请(专利权)人：合肥国家实验室，
类型：发明
国别省市：
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