使用模拟积分和控制脉冲门控的快速量子反馈制造技术

所述技术通常针对脉冲产生组件，所述组件产生具有定时延迟的控制脉冲。量子比特状态决策组件使用模拟内核对量子比特信号执行线性滤波操作(例如，对它们进行积分)以获得与量子比特状态相对应的结果，并将所述结果与阈值进行比较以确定对应于量子比特状态的测量产生结果。条件门组件根据所述测量产生结果有条件地门控所述控制脉冲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用模拟积分和控制脉冲门控的快速量子反馈
本专利技术涉及量子计算，更具体地，涉及使用模拟积分和控制脉冲门控的快速量子反馈。
技术介绍
量子计算采用量子物理学来编码信息，而不是基于晶体管的二进制数字技术。例如，量子计算设备可以采用根据量子物理学的叠加原理和量子物理学的纠缠原理进行操作的量子位(例如，量子比特)。量子物理学的叠加原理允许每个量子比特同时表示一个值“1”和一个值“0”。量子物理学状态的纠缠原理使叠加的量子比特相互关联。例如，第一值的状态(例如，值“1”或值“0”)可以取决于第二值的状态。这样，量子计算设备可以采用量子比特来编码信息，而不是基于晶体管的二进制数字技术。确定量子比特状态的方法(控制后续控制脉冲的生成)是对来自实验的模拟信号进行数字化，从而控制硬件可以确定数字域中的量子比特状态。由于量子反馈中的延迟是纠错的重要因素，因此已经进行了很多工作，以使用专用的模数和数模转换器等，通过在现场可编程门阵列(FPGA)中进行最佳的数字流水线操作来最大程度地减少延迟。从“在量子计算和通信中用于反馈和前馈的低延迟数字信号处理”，YvesSalathe等人(2017)；“超导量子电路中的数字反馈”，Ristè和DiCarlo(2015)；“一种用于超导量子处理器的实验性微体系结构”，Fu等人(2017)；“用于动态量子计算的硬件”，ColmRyan等人(2017)以及其它资料中可以看到示例。这样，期望关于减少量子反馈中的延迟方面的任何改进。
技术实现思路
以下给出了概述，以提供对本专利技术的一个或多个实施例的基本理解。所述概述并非旨在标识关键或重要元素，也不旨在描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。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。在本文描述的一个或多个实施例中，描述了用于使用模拟积分和控制脉冲门控的快速量子反馈的设备、系统、计算机实现的方法、装置和/或计算机程序产品。根据一个方面，一种系统包括脉冲产生组件，所述脉冲产生组件输出具有定时延迟的控制脉冲。所述系统还包括量子比特状态决策组件，所述量子比特状态决策组件使用模拟内核对量子比特信号执行线性滤波操作以获得与量子比特状态相对应的结果，并将所述结果与阈值进行比较以确定对应于所述量子比特状态的所述测量产生结果。所述系统还包括条件门组件，所述条件门组件基于所述测量产生结果有条件地门控所述控制脉冲。所述量子比特状态判定组件可以包括耦合到电容器积分器的微波混合器组件，以及将所述结果与所述阈值进行比较以确定测量产生结果的模拟比较器组件。所述量子比特状态判定组件可以位于低温恒温器中，靠近提供所述量子比特信号的量子比特。所述系统组件(包括模拟域中的组件)可减少延迟。根据另一方面，一种方法包括：产生在模拟开关处被接收的脉冲；以及确定量子比特状态，包括：将量子比特信号乘以模拟内核值以获得相乘结果，将相乘结果积分为积分结果，并将所述积分结果与阈值进行比较，以确定对应于所述量子比特状态的测量产生结果。所述方法还包括基于所述测量产生结果操作模拟开关以门控脉冲。所述方法可以进一步包括由量子计算机在第二模拟开关处接收第二脉冲，并且由所述量子计算机操作所述第二模拟开关以基于所述测量产生结果或基于另一测量产生结果来门控所述第二脉冲。至少部分在所述模拟域中执行的所述方法减少了延迟。根据另一方面，一种系统包括脉冲产生电路，所述脉冲产生电路产生在模拟开关处被接收的脉冲。所述系统还包括量子比特状态决策电路，所述量子比特状态决策电路从实验确定量子比特状态，所述电路包括：将量子比特信号与模拟内核相乘以获得相乘结果，将所述相乘结果积分为积分结果，并将所述积分结果与阈值进行比较以确定对应于所述量子比特状态的测量产生结果。所述系统还包括门电路，所述门电路基于所述测量产生结果门控所述模拟开关处的脉冲。所述模拟开关可以是双向模拟开关，具有一个对应于脉冲的推测输入和对应于另一个脉冲的另一推测输入，并且其中所述门电路根据所述测量产生结果通过输出脉冲而不是另一个输出脉冲来对所述脉冲进行门控。所述系统电路(包括所述模拟域中的电路)可减少延迟。根据另一方面，一种方法包括：输出具有定时延迟的控制脉冲；以及确定与量子比特的状态相对应的测量产生结果，包括：使用模拟内核对量子比特信号执行线性滤波操作以获得与量子比特状态相对应的结果，并将其与阈值进行比较，以确定与所述量子比特状态相对应的测量产生结果。所述方法还包括基于所述测量产生结果有条件地门控所述控制脉冲。至少部分在所述模拟域中执行的所述方法减少了延迟。根据另一方面，一种系统包括脉冲产生组件，所述脉冲产生组件产生要在模拟开关处接收的脉冲。所述系统还包括量子比特状态决策组件，所述量子比特状态决策组件将量子比特信号与模拟内核相乘以获得相乘结果，将所述相乘结果积分为积分结果，并将所述积分结果与阈值进行比较以确定对应于所述量子比特状态的测量产生结果。所述系统还包括门组件，其基于所述测量产生结果门控所述模拟开关处的脉冲。所述系统减少了延迟。附图说明图1示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，所述非限制性系统包括流水线配置中的模拟判定和切换组件。图2示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，所述示例性非限制性系统包括流水线配置中的模拟决策和切换组件。图3示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，所述非限制性系统包括处于两级流水线配置中的两级模拟决策和切换组件。图4示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图，所述示例性非限制性系统包括模拟判决和切换组件，包括移相器。图5示出了根据本文描述的一个或多个实施例的单级流水线中的示例脉冲序列的时序图。图6是根据本文描述的一个或多个实施例的与代码相对应的流程图，所述代码在被执行时可以产生(例如，图5的)脉冲序列。图7示出了根据本文描述的一个或多个实施例的在两级流水线中的示例脉冲序列的时序图。图8示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性系统的框图。图9示出了根据本文所述的一个或多个实施例的示例性非限制性方法的流程图。图10示出了根据本文所述的一个或多个实施例的与示例机器产品的操作相对应的图。图11示出了示例性非限制性操作环境的框图，在所述示例性非限制性操作环境中，可以促进本文所述的一个或多个实施例。具体实施方式以下详细描述仅是说明性的，并不旨在限制实施例和/或实施例的应用或使用。此外，无意受到前面的“背景”或“摘要”部分或“详细描述”部分中呈现的任何明示或暗示信息的约束。现在参考所述附图描述一个或多个实施例，其中，贯穿全文，相似的参考标号用于指代相似的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的更透彻的理解。然而，很明显，在各种情况下，可以在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个实施例。与基于晶体管的二进制数字技术相比，量子计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n脉冲产生部件，所述脉冲产生组件输出具有定时延迟的控制脉冲；/n量子比特状态判定组件，所述量子比特状态决策组件使用模拟内核对量子比特信号执行线性滤波操作以获得与量子比特状态相对应的结果，并将所述结果与阈值进行比较以确定对应于所述量子比特状态的所述测量产生结果；以及/n条件门组件，所述条件门组件基于所述测量产生结果有条件地门控所述控制脉冲。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180212 US 15/894,3581.一种系统，包括：
脉冲产生部件，所述脉冲产生组件输出具有定时延迟的控制脉冲；
量子比特状态判定组件，所述量子比特状态决策组件使用模拟内核对量子比特信号执行线性滤波操作以获得与量子比特状态相对应的结果，并将所述结果与阈值进行比较以确定对应于所述量子比特状态的所述测量产生结果；以及
条件门组件，所述条件门组件基于所述测量产生结果有条件地门控所述控制脉冲。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述量子比特状态决策组件通过将所述量子比特信号与来自所述模拟内核的值相乘来执行所述线性滤波操作以获得相乘结果，将所述相乘结果积分为积分结果，并且将所述积分结果与阈值比较以确定所述测量产生结果。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述量子比特状态决策组件包括耦合到电容器积分器的微波混合器组件，以及将所述结果与所述阈值进行比较以确定所述测量产生结果的模拟比较器组件。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制脉冲包括量子比特复位脉冲。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，量子比特状态决策组件位于低温恒温器中，靠近提供所述量子比特信号的量子比特。


6.根据权利要求1所述的系统，还包括反馈路径，所述反馈路径包括更新未来脉冲的控制硬件。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制硬件以现场可编程门阵列实现。


8.根据权利要求1所述的系统，还包括：与分支的推测执行相对应的附加控制脉冲，以及对所述附加控制脉冲进行门控的另一条件门组件。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述条件门组件包括耦合至模拟控制移相器的模拟开关。


10.一种方法，包括：
由包括处理器的量子计算机产生在模拟开关处接收到的脉冲；
由所述量子计算机确定量子比特状态，包括将量子比特信号乘以模拟内核值获得相乘结果，将所述相乘结果积分为积分结果，以及将所述积分结果与阈值进行比较以确定对应于所述量子比特状态的测量产生结果；以及
由所述量子计算机操作所述模拟开关基于所述测量产生结果门控所述脉冲。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述脉冲包括量子比特复位脉冲，并且其中基于所述测量产生结果操作所述模拟开关以门控量子比特控制脉冲包括操作所述模拟开关以消隐所述量子比特复位脉冲。


12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述操作所述模拟开关包括：发送微波脉冲以复位所述量子比特状态。


13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
量子计算机在第二模拟开关处接收第二脉冲；以及
由量子计算机操作第二模拟开关以基于测量产生结果或基于另一测量产生结果来门控第二脉冲。


14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述模拟开关是双向模拟开关，所述模拟开关具有对应于所述脉冲的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·S·贝绍普，J·嘉姆贝塔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US