用于超导通量量子比特的耦合架构制造技术

一种量子计算设备，包括：量子比特的第一阵列，其沿着第一轴布置；以及量子比特的第二阵列，其沿着不同于第一轴的第二轴布置使得第二阵列的量子比特与第一阵列的量子比特相交以形成晶格结构，其中第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移，第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移，并且在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括耦合器，该耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特。

Coupling Architecture for Superconducting Flux Quantum Bits

A quantum computing device includes: a first array of quantum bits arranged along the first axis; and a second array of quantum bits arranged along a second axis different from the first axis so that the quantum bits of the second array intersect with the quantum bits of the first array to form a lattice structure, in which each qubit in the first array is directly adjacent to the qubits in the first array. Each qubit in the second array shifts along the first axis relative to the directly adjacent qubit in the second array, and each intersection point between the qubit from the first array and the qubit from the second array in the lattice structure includes a coupler arranged to sense the qubit from the first array. Quantum bits from the second array should be coupled.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超导通量量子比特的耦合架构
本公开涉及用于超导通量量子比特的耦合架构。
技术介绍
量子计算是一种相对新的计算方法，它利用诸如基本状态叠加以及纠缠的量子效应的优点，以比经典数字计算机更有效地执行某些计算。与以比特(例如，“1”或“0”)的形式存储和操纵信息的数字计算机相比，量子计算系统可以使用量子比特来操纵信息。量子比特可以指使能多个状态(例如，“0”和“1”状态的两者中的数据)的叠加的量子设备和/或指多个状态中的数据的叠加本身。根据传统术语，量子系统中“0”和“1”状态的叠加可以被表示为，例如，α│0>+β│1>。数字计算机的“0”和“1”状态分别类似于量子比特的│0>和│1>基本状态。值│α│2表示量子比特处于│0>状态的概率，而值│β│2表示量子比特处于│1>基本状态的概率。量子退火是量子计算的模拟方案。利用量子退火，也称为绝热量子计算，初始哈密顿量H0被编码在多个量子比特之间的相互作用中。编码的量子比特的集合然后被缓慢退火到最终问题哈密顿量Hf的最低能量配置。这种最低能量配置代表了编码的问题的解决方案。这种模型有时可以被称为量子计算的绝热模型。
技术实现思路
一般来说，在一些方面，本公开的主题可以体现在量子计算设备中，该量子计算设备包括：量子比特的第一阵列，其沿着第一轴布置；和量子比特的第二阵列，其沿着不同于第一轴的第二轴布置，使得第二阵列的量子比特与第一阵列的量子比特相交以形成晶格结构，其中第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移，第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移，以及在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点(intersection)包括耦合器，该耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合(inductivelycouple)到来自第二阵列的量子比特。量子计算设备的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些实施方式中，晶格结构的每个量子比特包括电耦合到超导量子干涉设备(SuperconductingQuantumInterferenceDevice，SQUID)的共面波导。在一些实施方式中，第一阵列包括N个量子比特，第二阵列包括N个量子比特，其中N大于或等于2，第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移第一距离，该第一距离大约等于以相同方向定向的√N个均等间隔的量子比特，并且第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移第一距离。在一些实施方式中，第一轴相对于第二轴正交。在一些实施方式中，在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括两个耦合器，该两个耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特。在一些实施方式中，在来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点处的耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特的共面波导感应耦合到来自第二阵列的量子比特的共面波导。在一些实施方式中，单元格(unitcell)被布置成提供c路耦合，并且c大于或等于2。在一些实施方式中，量子计算设备还包括量子比特的第三阵列，其沿着不同于第一轴和第二轴的第三轴布置，使得第三阵列的量子比特与第一阵列和第二阵列的量子比特相交以形成晶格结构。在一些实施方式中，第一阵列中的第一量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的第二量子比特沿着第二轴偏移第一量，并且第一阵列中的第三量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的第四量子比特沿着第二轴偏移不同于第一量的第二量。一般来说，在一些方面，本公开的主题可以体现在具有多个单元格的量子计算设备中，其中多个单元格中的每个单元格包括：量子比特的第一阵列，其沿着第一轴布置；和量子比特的第二阵列，其沿着不同于第一轴的第二轴布置，使得第二阵列的量子比特与第一阵列的量子比特相交以形成晶格结构，其中第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移，第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移，以及在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括耦合器，该耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特。多个单元格被拼接(tiled)，使得多个单元格中的每个单元格可操作地耦合到其邻近的单元格。量子计算设备的实施方式可以具有以下特征中的一个或多个。例如，在一些实施方式中，每个单元格的每个量子比特包括电耦合到超导量子干涉设备(SQUID)的共面波导。在一些实施方式中，对于多个单元格的每个单元格，单元格的第一阵列包括N个量子比特，单元格的第二阵列包括N个量子比特，N大于或等于2，单元格的第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移第一距离，该第一距离大约等于以相同方向定向的√N个均等间隔的量子比特，并且单元格的第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移第一距离。在一些实施方式中，对于多个单元格中的每个单元格，第一轴相对于第二轴正交。在一些实施方式中，对于多个单元格中的每个单元格，在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括两个耦合器，该两个耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特。在一些实施方式中，对于多个单元格中的每个单元格，在来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点处的耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特的共面波导感应耦合到来自第二阵列的量子比特的共面波导。在一些实施方式中，多个单元格被拼接，使得对于多个单元格的每个单元格，来自单元格的量子比特的至少一个共面波导被耦合到来自不同单元格的量子比特的至少一个其它共面波导。例如，对于多个单元格的每个单元格，来自单元格的每个量子比特的每个共面波导被耦合到来自不同单元格的量子比特的至少一个其它共面波导。在一些实施方式中，拼接片(tile)沿着U行和U列的网格布置，并且U大于或等于2。在一些实施方式中，网格的直径为2U。在一些实施方式中，多个单元格中的每个单元格被布置成提供c路耦合，并且c大于或等于2。在一些实施方式中，多个单元格包括大约2U2c个量子比特。在一些实施方式中，量子计算设备包括谐振器，其中谐振器的第一端耦合到第一量子比特，并且谐振器的第二端耦合到不同于第一量子比特的第二量子比特。一般来说，在另一方面，本公开的主题可以体现在量子计算设备中，该量子计算设备包括：多个量子比特；至少一个耦合器，每个耦合器与多个量子比特的对应的量子比特对相邻地被定位，使得该量子比特对中的一个量子比特可操作地耦合到该量子比特对中的另一量子比特；和谐振器，其中谐振器的第一部分定位于多个量子比特中的第一量子比特附近，以便可操作地耦合到第一量子比特，并且谐振器的第二部分定位于多个量子比特中的第二量子比特附近，以便可操作地耦合到第二量子比特。量子计算设备的实施方式可以具有以下一个或多个特征。例如，在一些实施方式中，多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子计算设备，包括：量子比特的第一阵列，其沿着第一轴布置；和量子比特的第二阵列，其沿着不同于第一轴的第二轴布置，使得第二阵列的量子比特与第一阵列的量子比特相交以形成晶格结构，其中第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移，第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移，以及在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括耦合器，所述耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.25 US 62/327,3561.一种量子计算设备，包括：量子比特的第一阵列，其沿着第一轴布置；和量子比特的第二阵列，其沿着不同于第一轴的第二轴布置，使得第二阵列的量子比特与第一阵列的量子比特相交以形成晶格结构，其中第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移，第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移，以及在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括耦合器，所述耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特。2.根据权利要求1所述的量子计算设备，其中，所述晶格结构的每个量子比特包括电耦合到超导量子干涉设备(SQUID)的共面波导。3.根据权利要求2所述的量子计算设备，其中，所述第一阵列包括N个量子比特，第二阵列包括N个量子比特，N大于或等于2，第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移第一距离，所述第一距离大约等于以相同方向定向的√N个均等间隔的量子比特，并且第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移第一距离。4.根据权利要求2所述的量子计算设备，其中，所述第一轴相对于所述第二轴正交。5.根据权利要求2所述的量子计算设备，其中，在晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括两个耦合器，所述两个耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特。6.根据权利要求2所述的量子计算设备，其中，在来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点处的耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特的共面波导感应耦合到来自第二阵列的量子比特的共面波导。7.根据权利要求2所述的量子计算设备，其中，单元格被布置成提供c路耦合，并且c大于或等于2。8.根据权利要求1所述的量子计算设备，还包括量子比特的第三阵列，其沿着不同于第一轴和第二轴的第三轴布置，使得第三阵列的量子比特与第一阵列和第二阵列的量子比特相交以形成晶格结构。9.根据权利要求1所述的量子计算设备，其中，第一阵列中的第一量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的第二量子比特沿着第二轴偏移第一量，第一阵列中的第三量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的第四量子比特沿着第二轴偏移不同于第一量的第二量。10.一种量子计算设备，包括多个单元格，其中所述多个单元格中的每个单元格包括：量子比特的第一阵列，其沿着第一轴布置；和量子比特的第二阵列，其沿着不同于第一轴的第二轴布置，使得第二阵列的量子比特与第一阵列的量子比特相交以形成晶格结构，其中第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移，第二阵列中的每个量子比特相对于第二阵列中的直接相邻的量子比特沿着第一轴偏移，并且在所述晶格结构中来自第一阵列的量子比特和来自第二阵列的量子比特之间的每个交点包括耦合器，所述耦合器被布置成将来自第一阵列的量子比特感应耦合到来自第二阵列的量子比特，以及其中所述多个单元格被拼接，使得所述多个单元格中的每个单元格可操作地耦合到邻近的单元格。11.根据权利要求10所述的量子计算设备，其中每个单元格的每个量子比特包括电耦合到超导量子干涉设备(SQUID)的共面波导。12.根据权利要求11所述的量子计算设备，其中，对于所述多个单元格中的每个单元格，所述单元格的第一阵列包括N个量子比特，所述单元格的第二阵列包括N个量子比特，N大于或等于2，所述单元格的第一阵列中的每个量子比特相对于第一阵列中的直接相邻的量子比特沿着第二轴偏移第一距离，所述第一距离大约等于以相同方向定向的√N个均等间隔的量子比特，以及所述单元格的第二阵列中的每个量...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇，H内文，AG福勒，AS巴泽加，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US