提供了在稀释制冷机内使用低频率微波信号来测量超导量子位的技术。在一个实例中，一种用于使用微波信号测量超导量子位的低温微波系统包括用于量子处理器的稀释制冷机系统。稀释制冷机系统基于位于稀释制冷机系统内的约瑟夫逊混频器电路将与量子位信息相关联的微波信号转换成降低频率的微波信号。降低频率的微波信号包括低于量子位频率的频率和与量子处理器相关联的读出谐振器频率。子处理器相关联的读出谐振器频率。子处理器相关联的读出谐振器频率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于稀释制冷机内使用低频率微波信号的超导量子位测量方案
技术介绍
[0001]本主题涉及量子硬件，更具体地，涉及用于量子计算的超导设备。
技术实现思路
[0002]以下呈现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。该概述不旨在标识特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围的关键或重要元素。其唯一目的是以简化形式呈现概念，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，描述了促进在稀释制冷机内使用低频率微波信号的超导量子位的测量方案的设备、系统、方法、装置和/或计算机程序产品。
[0003]根据一个实施例，一种用于使用微波信号的测量超导量子位的低温微波系统可以包括用于量子处理器的稀释制冷机系统。稀释制冷机系统可以基于位于稀释制冷机系统内的约瑟夫逊混频器电路将与量子位信息相关联的微波信号转换成降低频率的微波信号。该降低频率的微波信号可以包括低于量子位频率的频率和与量子处理器相关联的读出谐振器频率。
[0004]根据另一实施例，一种系统可以包括用于量子处理器的稀释制冷机系统。稀释制冷机系统可以降低和增加与量子位读出相关联的微波信号的频率，以提供与量子处理器相关联的量子位测量。
[0005]根据又一实施例，提供了一种方法。该方法可以包括通过与量子处理器相关联的稀释制冷机系统，基于位于该稀释制冷机系统内的约瑟夫逊混频器电路，将微波信号转换成降低频率的微波信号。该方法还可以包括通过该稀释制冷机系统，将该降低频率的微波信号数字化为包括与该量子处理器相关联的量子位信息的数字信号。此外，该方法可以包括通过稀释制冷机系统将数字信号传输至经典计算系统。
[0006]根据又一实施例，系统可以包括约瑟夫逊混频器电路和快速单通量子(RSFQ)模数转换器(ADC)。约瑟夫逊混频器电路可以将与由量子处理器生成的量子信息相关联的第一微波信号转换成第二微波信号，其中与第一微波信号相关联的第一频率大于与第二微波信号相关联的第二频率。RSFQ ADC可以基于超导设备来数字化第二微波信号以生成用于经典计算系统的数字信号。
[0007]根据又一实施方案，一种系统可以包括量子处理器和稀释制冷机系统。稀释制冷机系统可以经由约瑟夫逊混频器电路降低与量子位读出相关联的第一微波信号的频率以生成第二微波信号。稀释制冷机系统还可以经由快速单通量子(RSFQ)模数转换器(ADC)数字化第二微波信号以生成用于经典计算系统的数字信号。
附图说明
[0008]图1示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与稀释制冷机系统、量子处理器以及经典计算系统相关联的示例性非限制性系统。
[0009]图2示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与稀释制冷机系统、量子处理器以及经典计算系统相关联的另一示例性非限制性系统。
[0010]图3示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与稀释制冷机系统、量子处理器以及经典计算系统相关联的又一示例性非限制性系统。
[0011]图4示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与稀释制冷机系统、量子处理器以及经典计算系统相关联的又一示例性非限制性系统。
[0012]图5示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与稀释制冷机系统、量子处理器以及经典计算系统相关联的又一示例性非限制性系统。
[0013]图6示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与稀释制冷机系统、量子处理器以及经典计算系统相关联的又一示例性非限制性系统。
[0014]图7示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与稀释制冷机系统、量子处理器以及经典计算系统相关联的又一示例性非限制性系统。
[0015]图8示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与经典计算系统相关联的示例性非限制性系统。
[0016]图9示出了根据本文描述的一个或多个实施例的与基于约瑟夫逊的混频器相关联的示例性非限制性系统。
[0017]图10示出了根据本文描述的一个或多个实施例的用于提供用于超导量子处理器的改进的稀释制冷机的示例性非限制性计算机实现的方法的流程图。
具体实施方式
[0018]以下具体实施方式仅是说明性的，并且不旨在限制实施例和/或实施例的应用或使用。此外，并不意图受前面的
技术介绍
或
技术实现思路
部分或具体实施方式部分中呈现的任何明示或暗示的信息的约束。
[0019]现在参考附图描述一个或多个实施例，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。在以下描述中，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理解。然而，在各种情况下，显然可以在没有这些特定细节的情况下实践一个或多个实施例。
[0020]超导体设备可以是在低于某一温度下提供零电阻的设备。例如，超导设备可以被采用作为用于超导量子处理器的量子位。可以使用一个或多个微波信号来控制和/或测量超导量子处理器，该微波信号在例如4千兆赫兹(GHz)与10GHz之间的频率范围内。此外，超导量子处理器可以被安装在稀释制冷机上，该稀释制冷机可以被冷却到毫开尔文温度。在一个实施例中，超导量子处理器可以安装在稀释制冷机的基础阶段上。超导量子处理器可以被冷却到毫开尔文温度，以便例如在超导状态下操作超导量子处理器。例如，为了有效地操作，超导量子处理器的温度需要低于在超导量子处理器中采用的超导材料的临界温度。在一个实施例中，采用铝基约瑟夫逊结的超导量子处理器需要被冷却到铝的临界温度(例如，近似等于1.2开尔文(K)的温度)以下以便有效地操作。附加地或备选代地，超导量子处理器可以被冷却到毫开尔文温度，以便例如将超导量子处理器的超导微波电路中的热噪声抑制到低于该超导微波电路的微波光子激发的能级(energy level)。为了实现用于超导量子处理器的这种超低温，黑体辐射噪声和/或电磁噪声需要被阻挡到达该超导量子处理器。
黑体辐射噪声和/或电磁噪声可以来自稀释制冷机外部(例如，来自室温环境)和/或来自稀释制冷机内较高温度阶段(例如，稀释制冷机内4K阶段)。通常，为了减小黑体辐射噪声和/或电磁噪声，多个电磁和/或黑体辐射屏蔽被并入稀释制冷机内。附加地或备选地，为了降低黑体辐射噪声和/或电磁噪声，稀释制冷机的不同阶段可以被热隔离。附加地或备选地，为了减少黑体辐射噪声和/或电磁噪声，稀释制冷机内的输入线(例如，将微波信号从室温电子器件运载到超导量子处理器的输入线)可以并入损耗的同轴电缆、衰减器和/或滤波器。附加地或备选地，为了减少黑体辐射噪声和/或电磁噪声，稀释制冷机内的输出线(例如，将微波信号从超导量子处理器运载到稀释制冷机外的室温电子器件的输出线)可以并入滤波器和/或定向设备，诸如隔离器、循环器、基于半导体的晶体管等。然而，减少与稀释制冷机相关联的超导量子处理器的黑体辐射噪声和/或电磁噪声通常需要大的硬件开销。此外，减少与稀释制冷机相关联的超导量子处理器的黑体辐射噪声和/或电磁噪声通常在稀释制冷机内引入大量的热负荷。减少与稀释制冷机相关联的超导量子处理器的黑体辐射噪声和/或电磁噪声通常消耗大量的功率。这样，减少与稀释制冷机相关联的超导量子处理器的黑体辐射噪声和/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】1.一种用于使用微波信号测量超导量子位的低温微波系统，包括：用于量子处理器的稀释制冷机系统，所述稀释制冷机系统基于位于所述稀释制冷机系统内的约瑟夫逊混频器电路，将与量子位信息相关联的微波信号转换为降低频率的微波信号，其中所述降低频率的微波信号包括低于量子位频率的频率以及与所述量子处理器相关联的读出谐振器频率。2.根据权利要求1所述的低温微波系统，其中用于所述稀释制冷机系统的输入传输线包括衰减器和低通滤波器以对所述微波信号进行衰减和滤波。3.根据权利要求1所述的低温微波系统，其中用于所述稀释制冷机系统的输出传输线包括低通滤波器以拒绝特定频率信号和噪声，并且其中所述输出传输线包括模数转换器和低通滤波器以对所述降低频率的微波信号进行数字化和滤波。4.根据权利要求1所述的低温微波系统，其中所述稀释制冷机系统包括模数转换器，所述模数转换器基于超导设备将所述降低频率的微波信号数字化以生成用于经典计算系统的数字信号。5.根据权利要求1所述的低温微波系统，其中采用所述降低频率的微波信号改进所述量子处理器的性能。6.一种系统，包括：用于量子处理器的稀释制冷机系统，所述稀释制冷机系统减小和增大与量子位读出相关联的微波信号的频率以提供与所述量子处理器相关联的量子位测量。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述微波信号是第一微波信号，并且其中所述稀释制冷机系统包括约瑟夫逊混频器电路，所述约瑟夫逊混频器电路将所述第一微波信号转换为第二微波信号，并且其中与所述第一微波信号相关联的第一频率大于与所述第二微波信号相关联的第二频率。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述稀释制冷机系统包括快速单通量量子(RSFQ)模数转换器(ADC)，所述快速单通量量子(RSFQ)模数转换器(ADC)基于超导设备将所述第二微波信号数字化以生成用于经典计算系统的数字信号。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述稀释制冷机系统包括近量子限制放大器，所述近量子限制放大器放大所述第二微波信号以产生用于被所述RSFQ ADC处理的所述第二微波信号的放大版本。10.根据权利要求8所述的系统，其中所述稀释制冷机系统包括量子限制放大器，所述量子限制放大器放大所述第一微波信号以生成用于被所述约瑟夫逊混频器电路处理的所述第一微波信号的放大版本。11.根据权利要求8所述的系统，其中所述稀释制冷机系统包括基于约瑟夫逊的隔离器，所述基于约瑟夫逊的隔离器包括一组约瑟夫逊混频器以限制噪声，所述噪声被所述稀释制冷机系统内的输出链提供给所述量子处理器。12.根据权利要求7所述的系统，其中所述稀释制冷机系统包括带通滤波器，所述带通滤波器基于频带对所述第一微波信号进行滤波以生成用于被所述约瑟夫逊混频器电路处理的所述第一微波信号的滤波版本。13.根据权利要求8所述的系统，其中所述稀释制冷机系统包括低通滤波器，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：
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