用于量子位错误检测的方法和设备技术

本发明专利技术涉及借助于宇称量子位(1、2、11、12)来检测数据量子位(6、7、10)的状态的方法和设备，其中数据量子位和宇称量子位两者能够通过移动装置移动，其中数据量子位与宇称量子位之间的距离很大，使得宇称量子位无法查询数据量子位(6、7、10)的状态，其中数据量子位与宇称量子位之间的距离通过沿第一路径移动数据量子位并且沿第二路径移动宇称量子位直到宇称量子位能够查询数据量子位(6、7、10)的状态来减小，其特征在于，第一路径比第二路径更长，和/或宇称量子位(1、2、11、12)的移动速度大于数据量子位(6、7、10)的移动速度。10)的移动速度。10)的移动速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于量子位错误检测的方法和设备


[0001]本专利技术涉及用于量子位错误检测的方法和设备。

技术介绍

[0002]量子位元(简称量子位)用作量子计算机或量子密码术中最小的存储单元。一致认为，一个量子位仅可以呈现两种可测量状态，这两种可测量状态可以被指定为0和1，如同位存储单元的情况一样。
[0003]与位不同，量子位在测量之前可以采用两种以上的状态。
[0004]如果两种可测量状态都被指定为0和1，则无法测量0和1以外的状态。一旦测量量子位的状态，测量就会使量子位呈现状态0或状态1。
[0005]在实践中，量子位通常通过仅可以呈现两种可测量状态的量子物理系统来实现。其中只有具有自旋为1/2和
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1/2，或“自旋向上”和“自旋向下”可以被测量的电子的系统可以用作量子位。电子的自旋在其测量之前可以采用量子力学状态，这是由可能的自旋1/2和
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1/2的迭加，或“自旋向上”和“自旋向下”的迭加而得到的。因此，电子的自旋在测量之前可以为1/2和
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1/2两者，或为“自旋向上”和“自旋向下”两者。这些状态的迭加(重叠)在量子力学中被称为迭加。公开文献“Li et al.,A crossbar network for silicon quantum dot qubits,Sci.Adv.2018；4:eaar3960,6July 2018”披露了通过电子自旋来实现用于量子计算机的量子位。
[0006]另一种量子物理现象被称为纠缠(交错)。当两个或更多个粒子相互纠缠时，它们不再独立行动。如果两个粒子相互纠缠，一个粒子的状态取决于另外一个粒子的状态，反之亦然。这两个粒子之间存在关联。
[0007]量子计算机利用迭加和纠缠用于计算。一旦量子计算机进行了计算，结果就会被测量出来。在电子的情况下，自旋状态在计算之后测量。然后测量结果反映计算结果。
[0008]在实践中，也有其他途径来实现量子位。例如，量子位可以通过超导谐振电路来实现，在超导谐振电路中，只有两种不同水平的电流可以流动。在实践中，中性原子或离子的激发能级可以用来实现量子位。
[0009]从公开文献WO 2018/062991 A1中已知，通过物理量子位之间的物理连接并实施适当相互作用，在被称为逻辑量子位的多量子位结构中存储逻辑0态和逻辑1态。
[0010]与量子信息的交换和处理相关联的大量逻辑量子位和因此量子计算的性能被称为量子处理器、量子芯片或量子计算机。
[0011]从公开文献WO 2018/062991 A1中已知一种平面中量子位网格的布置，其可以通过光刻方法来生产。
[0012]从公开文献WO 2018/062991 A1中已知，生产限制、材料限制、控制精度限制、与外部噪声源的联结、与外部粒子的相互作用等会致使物理量子位量子态从期望的量子态衰减到非相干态。因此，被存储在物理量子位(0和1的迭加)中的信息本质上是不稳定的。
[0013]从公开文献WO 2018/062991 A1中已知，通过使用几个物理量子位对逻辑量子状
态进行编码，可创建更稳定的系统来存储信息，并且使其更不容易受到外部影响。为了能检测和校正错误，还使用了被称为“辅助量子位”的量子位。这些用于监控目的的量子位在下文中被称为宇称量子位。其正确状态借助于宇称量子位来确定的量子位在下文被称为数据量子位。
[0014]从公开文献WO 2018/062991 A1中已知一种使用宇称量子位来检测数据量子位中错误的方法。
[0015]在公开文献“Quantum computation with quantum dots,Daniel Loss and David P.DiVincenzo,1998PHYSICAL REVIEW A JANUARY 1998VOLUME 57,NUMBER 1,p.120
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126”中描述了借助于过剩电子的电控自旋进行的量子计算。
[0016]在公开文献“A quantum
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dot spin qubit with coherence limited by charge noise and fidelity higher than 99.9％,Jun Yoneda et al,NATURe NANOTecHNOlOGY|VOL 13|FEBRUARY 2018|102
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106|”，(见https://www.nature.com/articles/s41565
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017
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0014
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x)，"A crossbar network for silicon quantum dot qubits,Ruoyu Li et al.,Sci.Adv.2018；4:eaar3960,6July 2018"以及US 2017/0317203 A1中已知，通过电子自旋实现量子位。量子位可以通过在梯度磁场中移动来操纵。在公开文献“A crossbar network for silicon quantum dot qubits,Ruoyu Li et al.,Sci.Adv.2018；4:eaar3960,6July 2018”和“Fault
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tolerant architecture for quantum computation using electrically controlled semiconductor spins,J.M.TAYLOR et al.,nature physics VOL 1DECEMBER 2005,p.177
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183”中描述了一种输送装置，通过该输送装置可以移动量子位。
[0017]从公开文献“Surface codes:Towards practical large
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scale quantum computation,Austin G.Fowler et al,PHYSICAL REVIEW A 86,032324(2012),DOI:10.1103/PhysRevA.86.032324”中已知，通过宇称量子位来确定数据量子位中的错误。从该篇文献中已知，量子位可以通过离子、半导体中的自旋或超导电路来实现。
[0018]从公开文献“Single
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shot read
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out of an individual electron spin in a quantum dot,J.M.Elzerman,R.Hanson,L.H.Willems van Beveren,B.Witkamp,L.M.K.Vandersypen&L.P.Kouwenhoven,NATURE|VOL 430|22JULY 2004,p 431
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435”中已知，宇称量子位从费米子池(fermion lake)中提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用宇称量子位(1、2、11、12)来检测数据量子位(6、7、10)的错误状态的方法，其中至少所述宇称量子位(1、2、11、12)能够通过移动装置移动，其中所述数据量子位(6、7、10)与所述宇称量子位(1、11、12)之间的距离很大，使得所述宇称量子位(1、11、12)无法与所述数据量子位(6、7、10)纠缠，其中所述数据量子位(6、7、10)与所述宇称量子位(1、11)之间的距离通过沿第一路径移动所述数据量子位(6、7、10)并且沿第二路径移动所述宇称量子位(1、11)直到所述数据量子位(6、7、10)能够与所述宇称量子位(1、11)纠缠来减小，其特征在于，所述第二路径比所述第一路径更长，和/或所述宇称量子位(1、2、11、12)的移动速度大于所述数据量子位(6、7、10)的移动速度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宇称量子位(1)在其向一个或多个数据量子位(6、7、10)移动以便进行纠缠之前处于可测量状态。3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述宇称量子位(1、2、11)在两个数据量子位(6、7、10)之间移动。4.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，在两个数据量子位(7、10)之间移动之后，所述宇称量子位(11)在两个另外的数据量子位(7、10)之间移动。5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述宇称量子位(2)在两个数据量子位(6、7、10)之间移动且从数据量子位(6、7、10)移开之后，所述宇称量子位(1、2、11、12)的状态被测量。6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，多个宇称量子位(1、2、11)同时在数据量子位(6、7、10)之间移动。7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，一排宇称量子位(1、2、11)在两排数据量子位(6、7、10)之间移动。8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，一排宇称量子位(1、2、11、12)从两排数据量子位(6、7、10)移开，并且随后，所述宇称量子位(1、2、11、12)从移开的该排宇称量子位(1、2、11、12)向测量站(8)移动。9.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，量子位包括至少一个可能具有1/2或
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1/2自旋的电子。10.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，输送装置产生电场，并且量子位(1、2、6、7)通过所述电场移动。11.一种用于执行根据前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：费伊特，
申请(专利权)人：德国尤里希研究中心，
类型：发明
国别省市：