【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个量子位种类的量子联网节点和协议相关申请的交叉引用本专利申请要求2018年11月6日提交的题为“QUANTUMNETWORKNODEANDPROTOCOLSWITHMULTIPLEQUBITSPECIES”的美国非临时申请No.16/182,219、2017年11月7日提交的题为“QUANTUMNETWORKNODEANDPROTOCOLSWITHMULTIPLEQUBITSPECIES”的美国临时专利申请No.62/582,529的优先权，还要求2018年7月6日提交的题为“QUANTUMNETWORKNODEANDPROTOCOLSWITHMULTIPLEQUBITSPECIES”的美国临时专利申请No.62/694,604的优先权和权益，它们的内容通过引用整体并入本文。政府许可权利本专利技术是在美国陆军研究实验室(ARL)颁发的W911NF1520067和美国空军科学研究所(AFOSR)颁发的FA95501610421的政府支持下完成的。政府拥有本专利技术的某些权利。
技术介绍
本公开的各方面总体上涉及量子信息...
【技术保护点】
1.一种在用于量子计算的模块化光学架构中使用的量子联网节点，所述量子联网节点包括：/n多个存储量子位，每个存储量子位基于
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171107 US 62/582,529;20180706 US 62/694,604;20181.一种在用于量子计算的模块化光学架构中使用的量子联网节点，所述量子联网节点包括：
多个存储量子位，每个存储量子位基于171Yb+原子离子；和
一个或多个通信量子位，每个通信量子位基于138Ba+原子离子，
其中所述多个存储量子位和所述一个或多个通信量子位是原子离子阱中晶格的一部分。
2.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中所述存储量子位中的一个存储量子位的所述171Yb+原子离子与所述通信量子位中的一个通信量子位的所述138Ba+原子离子之间的本地连接是通过外部激光场至少部分地控制所述一个存储量子位和所述一个通信量子位的集体运动以耦合所述一个存储量子位和所述一个通信量子位而建立的，所述外部激光场被配置为向所述一个存储量子位的所述171Yb+原子离子和/或所述一个通信量子位的所述138Ba+原子离子施加力。
3.根据权利要求2所述的量子联网节点，其中：
所述原子离子阱被配置为接收单个激光，
所述单个激光的二次谐波对应于向所述一个通信量子位的所述138Ba+原子离子施加力的第一外部激光场，并且
所述单个激光的三次谐波对应于向所述一个存储量子位的所述171Yb+原子离子施加力的第二外部激光场。
4.根据权利要求3所述的量子联网节点，其中所述单个激光的所述二次谐波在大约532纳米(nm)波长的发射线处，并且其中所述单个激光的所述三次谐波在大约355nm波长的发射线处。
5.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中：
所述171Yb+原子离子是第一原子种类，
所述138Ba+原子离子是第二原子种类，并且
所述第一原子种类的原子质量和所述第二原子种类的原子质量基本相似，这两个原子质量之间的原子质量差小于25％。
6.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中：
所述一个或多个通信量子位包括多个通信量子位，并且
所述量子联网节点被配置为在所述多个通信量子位之间复用，以能够对从所述多个通信量子位的光子发射进行重复试验。
7.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中所述一个或多个通信量子位中任一个的所述138Ba+原子离子被配置为通过荧光发射光子，所发射的光子与所述138Ba+原子离子纠缠。
8.根据权利要求7所述的量子联网节点，其中所发射的光子的光谱的至少一部分在可见光谱中。
9.根据权利要求7所述的量子联网节点，其中所发射的光子的发射线与所述多个存储量子位的所述171Yb+原子离子的谐振隔离。
10.根据权利要求9所述的量子联网节点，其中所述发射线包括在大约493nm和650nm波长处的发射线，并且其中所述171Yb+原子离子的所述谐振在大约369nm波长处。
11.根据权利要求10所述的量子联网节点，其中在大约493nm和650nm波长处的所述发射线对应于将所述138Ba+原子离子的电子基态能级Zeeman量子位状态连接到激发态的可见光线。
12.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中每个存储量子位被配置为以相应的171Yb+原子离子的2S1/2基态超精细能级被编码。
13.根据权利要求12所述的量子联网节点，其中所述相应的171Yb+原子离子的超精细状态相干时间为大约1.5秒或更长。
14.根据权利要求12所述的量子联网节点，其中所述相应的171Yb+原子离子的超精细量子位状态的分裂对磁场波动不敏感。
15.根据权利要求12所述的量子联网节点，其中每个存储量子位还被配置用于初始化和检测，而不必使原子状态群体在超精细能级之间穿梭。
16.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中每个通信量子位被配置为使用所述138Ba+原子离子的2S1/2基态电子自旋能级。
17.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中所述晶格是线性晶格。
18.根据权利要求1所述的量子联网节点，其中所述一个或多个通信量子位包括位于所述晶格的一端、位于所述晶格的另一端或位于所述晶格的两端的多个通信量子位。
19.一种具有模块化光学架构的量子计算系统，所述量子计算系统包括：
多个量子联网节点，每个量子联网节点包括：
多个存储量子位，每个存储量子位基于171Yb+原子离子；和
一个或多个通信量子位，每个通信量子位基于138Ba+原子离子，
其中所述多个存储量子位和所述一个或多个通信量子位是原子离子阱中晶格的一部分；和
与所述多个量子联网节点的每一个耦合的光子纠缠器。
20.根据权利要求19所述的量子计算系统，其中所述多个量子联网节点的每一个中的每个存储量子位被配置为以相应的171Yb+原子离子的2S1/2基态超精细能级被编码。
21.根据权利要求19所述的量子计算系统，其中所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·门罗，马丁·莱特曼，伊斯梅尔·沃尔坎·伊莱克，克莱顿·克罗克，克塞尼亚·索斯诺娃，
申请(专利权)人：马里兰大学帕克分校，
类型：发明
国别省市：美国;US
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