量子电子电路及量子电子装置制造方法及图纸

一种量子电子电路和量子电子装置，其中量子电子电路包括量子电路元件、控制信号线和它们之间的信号耦合，用于将至少一些控制信号线与至少一些量子电路元件耦合。至少存在控制信号线的第一子集和第二子集。信号耦合将量子电路元件的至少一个子组中的每一个与第一子集的相应的控制信号线和第二子集的相应的控制信号线耦合。这使得能够利用通过第一子集的相应的控制信号线和第二子集的相应的控制信号线传输的相互叠加的控制信号来叠加控制子组的单个量子电路元件的状态。

【技术实现步骤摘要】
量子电子电路及量子电子装置
总体而言，本技术涉及量子计算技术。特别地，本技术涉及控制量子比特状态的技术，量子比特(qubits)还称为量子比特(quantumbits)。
技术介绍
已经变得普遍的是，在量子计算中，使用术语“量子比特”不仅表示基本信息单元而且表示用于存储一个量子比特信息的信息存储元件。作为示例，可以考虑具有一个或多个量子比特的超导存储器电路(即，量子比特大小的信息存储元件)。在这种示例中，量子比特是非谐振子(anharmonicoscillator)，例如传输子(transmon)，并且它可以耦合到临近的读出谐振器，以便于读出存储在其中的量子比特的状态。为了实现量子计算机，最基本的是，量子比特的状态能够用耦合到其上的控制信号控制。控制通常涉及将控制信号注入足够接近量子比特、耦合器或线性谐振器的控制信号线，以使得控制信号可以与量子比特的状态相互作用。控制信号可以以足够接近量子比特或一些相关联的电路元件的谐振频率的频率到达。可选地，控制信号可以包括DC脉冲，其产生强度足以偏置包括在量子比特或相关联的电路元件中的SQUID的磁通量。量子计算装置只能够在极低的温度(远低于1开尔文)下运行，为此该装置必须在先进的低温恒温器的内部。进出低温恒温器的每条信号线构成热负荷，该热负荷让实现并维持需要的低温更困难。此外，信号线需要辅助装置如控制电子、放大器、滤波器等等，这涉及昂贵的先进技术、占用大量空间、并增加了布置的整体复杂性。随着量子计算装置中的量子比特的数量的增加，这些问题变得越来越严重。<br>
技术实现思路
目的是，提供一种布置和方法，其利用控制电路以控制量子比特状态，该控制电路较现有技术没有那么复杂。另一个目的是，提供一种用于控制量子比特的状态的布置和方法，相较于先前已知的解决方案，其减少了信号线和控制设备的数量。另一个目的是，布置和方法与不同类型的量子比特和不同种类的受控自由度兼容。另一个目的是，使得能够保持控制场的校准自由度的数量次线性地依赖于量子比特或量子比特耦合器的数量。还有一个进一步的目的是，使得能够构建量子计算装置，其中控制线的数量增长慢于由这些控制线控制的量子比特的数量。本技术的目的通过利用多条控制线的叠加控制实现，使得可以通过使用适当选择的控制线的组合来处理选择的一个或多个量子比特。根据第一方面，提供了一种量子电子电路，其包括多个量子电路元件、多条控制信号线和控制信号线与量子电路元件之间的信号耦合。信号耦合用于将至少一些控制信号线与至少一些量子电路元件耦合。控制信号线至少包括控制信号线的第一子集和控制信号线的第二子集。信号耦合被布置成将量子电路元件的至少一个子组中的每一个与第一子集的相应控制信号线和第二子集的相应的控制信号线耦合。这使得能够利用相互叠加的控制信号来叠加控制子组的单个量子电路元件的状态，所述相互叠加的控制信号通过第一子集的相应的控制信号线和第二子集的相应的控制信号线传输。根据第一方面的实施例，多个量子电路元件包括第一、第二、第三和第四量子电路元件。然后，信号耦合被布置成将第一子集的第一控制信号线与第一和第二量子电路元件耦合，并且将第一子集的第二控制信号线与第三和第四量子电路元件耦合。然后，信号耦合还被布置成将第二子集的第一控制信号线与第一和第三量子电路元件耦合，并且将第二子集的第二控制信号线与第二和第四量子电路元件耦合。根据第一方面的实施例，信号耦合被布置成将第一子集的第一控制信号线与包括第一和第二量子电路元件的量子电路元件的第一子组耦合。然后，信号耦合还被布置成将所述第一子集的第二控制信号线与包括第三和第四量子电路元件的量子电路元件的第二子组耦合。然后，信号耦合被进一步布置成将第二子集的每条控制信号线仅耦合到第一子组的仅一个量子电路元件和第二子组的仅一个量子电路元件。根据第一方面的实施例，信号耦合被布置成将所述第一子集的每条控制信号线与量子电路元件的相应的子组耦合，并且所述第二子集的每条控制信号线与每个子组的仅一个量子电路元件耦合。根据第一方面的实施例，除了控制信号线的第一和第二子集之外，多条控制信号线包括控制信号线的至少一个另外的子集。然后，在每个所述子集内，信号耦合被布置成将每个单独的控制信号线耦合到量子电路元件的相应的子组。然后，在这些子集之间，信号耦合还被布置成将每个子组的量子电路元件中的至多一个耦合到属于不同子集的任何控制信号线。根据第一方面的实施例，至少一些量子电路元件是量子比特。根据第一方面的实施例，至少一些量子电路元件是谐振器，存在从该谐振器到另外的谐振器的另外的耦合。根据第二方面，提供了一种量子电子装置，其包括至少一个上述种类的量子电子电路和多信道控制信号源，所述多信道控制信号源被配置成选择性地将控制信号传输到多条控制信号线。根据第二方面的实施例，多信道控制信号源被配置成，通过将相互叠加的控制信号传输通过控制信号线来控制多个量子电路元件中的单独一个的状态，多个量子电路元件中的单独一个通过信号耦合而与所述控制信号线耦合。根据第二方面的实施例，多信道控制信号源被配置成，通过将时分复用的相互叠加的控制信号传输通过控制信号线来控制多个量子电路元件中的单独一个的状态，多个量子电路元件中的单独一个通过信号耦合而与所述控制信号线耦合。根据第二方面的实施例，多信道控制信号源被配置成，通过将频分复用的相互叠加的控制信号传输通过控制信号线来控制多个量子电路元件中的单独一个的状态，多个量子电路元件中的单独一个通过信号耦合而与所述控制信号线耦合。附图说明附图被包括以提供本技术的进一步理解并构成本说明书的一部分，其示出了本技术的实施例并与说明书一起帮助解释本技术的原理。在附图中：图1示出了量子比特的矩形阵列和控制线，其中控制信号被施加到两条控制线；图2示出了量子比特的矩形阵列和控制线，其中控制信号被施加到三条控制线；图3示出了量子比特的六边形阵列和控制线，其中控制信号被施加到三条控制线；图4示出了梯度的量子比特，其具有两条临近的控制线；图5示出了X形的量子比特，其具有两条临近的控制线；图6示出了用作混合器的X形的非线性谐振器，其用于附接到其上的线性谐振器的双音驱动，其具有两条临近的控制线；图7示出了用作混合器的X形的非线性谐振器，其用于附接到其上的量子比特的双音驱动，其具有两条临近的控制线；并且图8示出了一种方法；图9示出了用于叠加控制至少一个量子电路元件的方法。具体实施方式贯穿本文，术语“量子电路元件”是指，为了参与量子计算，能够取得并维持可检测的量子机械状态的任何电路元件、或电路元件的任何组合。此外，该术语是指能够在同一电路中使用的任何电路元件、或电路元件的任何组合，以进一步耦合到能够取得并维持可检测的量子力学状态的电路元件或从其耦合。量子电路元件的示例包括但不限于量子比特、耦合器、不是量子比特但能够在与量子比特相同的电路中使用的谐振器、能够在与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子电子电路，其包括：/n-多个量子电路元件，/n-多条控制信号线，/n-在所述控制信号线和所述量子电路元件之间的信号耦合，用于将至少一些所述控制信号线与至少一些所述量子电路元件耦合；/n其特征在于，所述多条控制信号线包括至少控制信号线的第一子集和控制信号线的第二子集，并且其中所述信号耦合布置成至少将所述量子电路元件的子组中的每一个与所述第一子集的相应的控制信号线和所述第二子集的相应的控制信号线耦合，用于使得能够利用传输通过所述第一子集的相应的控制信号线和所述第二子集的相应的控制信号线的相互叠加的控制信号来叠加地控制所述子组的单个量子电路元件的状态。/n

【技术特征摘要】
20200204 EP 20155370.81.一种量子电子电路，其包括：
-多个量子电路元件，
-多条控制信号线，
-在所述控制信号线和所述量子电路元件之间的信号耦合，用于将至少一些所述控制信号线与至少一些所述量子电路元件耦合；
其特征在于，所述多条控制信号线包括至少控制信号线的第一子集和控制信号线的第二子集，并且其中所述信号耦合布置成至少将所述量子电路元件的子组中的每一个与所述第一子集的相应的控制信号线和所述第二子集的相应的控制信号线耦合，用于使得能够利用传输通过所述第一子集的相应的控制信号线和所述第二子集的相应的控制信号线的相互叠加的控制信号来叠加地控制所述子组的单个量子电路元件的状态。


2.根据权利要求1所述的量子电子电路，其特征在于：
-所述多个量子电路元件包括第一量子电路元件、第二量子电路元件、第三量子电路元件和第四量子电路元件，
-所述信号耦合布置成将所述第一子集的第一控制信号线与第一和第二量子电路元件耦合，并且将所述第一子集的第二控制信号线与第三和第四量子电路元件耦合，并且
-所述信号耦合布置成将所述第二子集的第一控制信号线与第一和第三量子电路元件耦合，并且将所述第二子集的第二控制信号线与第二和第四量子电路元件耦合。


3.根据权利要求2所述的量子电子电路，其特征在于：
-所述信号耦合布置成将所述第一子集的第一控制信号线与量子电路元件的第一子组耦合，所述量子电路元件的第一子组包括第一和第二量子电路元件，
-所述信号耦合布置成将所述第一子集的第二控制信号线与量子电路元件的第二子组耦合，所述量子电路元件的第二子组包括第三和第四量子电路元件，并且
-所述信号耦合布置成将第二子集的每条控制信号线耦合到第一子组的仅一个量子电路元件和第二子组的仅一个量子电路元件。


4.根据权利要求3所述的量子电子电路，其特征在于：
-所述信号耦合布置成将所述第一子集的每条控制信号线与...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·海因索，
申请(专利权)人：IQM芬兰有限公司，
类型：新型
国别省市：芬兰;FI