一种读取电路及量子计算机制造技术

本申请公开了一种读取电路、读取方法及量子计算机，属于量子计算技术领域。本申请提供的读取电路，通过传输元件与谐振腔的耦合，将与传输元件耦合的待读取元件，与谐振腔建立间接的耦合连接，进而基于与谐振腔耦合的读取信号线即可实现对待读取元件的读取，从而突破了相关技术中仅能通过与待读取元件直接耦合的谐振腔实现读取的限制。本申请还提供了针对上述读取电路的读取方法，通过在所述读取信号线上施加测量微波信号，并获取所述谐振腔响应的频谱，然后调整所述待读取元件的第一频率以及所述传输元件的第二频率，将色散频移值为最大的所述频谱确定为目标频谱，即实现对待读取元件的读取。件的读取。件的读取。

【技术实现步骤摘要】
一种读取电路及量子计算机


[0001]本申请属于量子信息领域，尤其是量子计算
，特别地，本申请涉及一种读取电路、读取方法及量子计算机。

技术介绍

[0002]目前，超导量子比特的读取采用色散读取的方式，读取的电路结构主要包括与待读取量子比特耦合的谐振腔、及与谐振腔耦合的读取总线。基于这种电路结构实现将量子比特的状态信息从量子比特到传输线的传递，因此，超导量子芯片上的每个量子比特通过独立的谐振腔与读取总线的连接。然而，这种读取机制有一定的限制性，读取的对象特定。

技术实现思路

[0003]为克服相关技术中读取机制的限制，本申请提供一种读取电路、读取方法及量子计算机。
[0004]本申请的一个实施例提供了一种读取电路，它包括：与待读取元件耦合的传输元件；与所述传输元件耦合的谐振腔；以及，与所述谐振腔耦合的读取信号线。
[0005]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述读取电路具有多个依次耦合连接的所述传输元件。
[0006]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述传输元件包括以下类型至少之一：量子比特、频率可调谐的耦合器。
[0007]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述传输元件包括依次耦合连接的量子比特和频率可调谐的耦合器，且所述量子比特和所述耦合器相间布置。
[0008]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述待读取元件包括以下类型之一：量子比特、频率可调谐的耦合器。
[0009]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述耦合器包括由具有至少两个约瑟夫森结并联形成的超导量子干涉器。
[0010]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述量子比特包括由具有至少两个约瑟夫森结并联形成的超导量子干涉器。
[0011]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述谐振腔由共面波导传输线形成。
[0012]如上所述的读取电路，在一些实施方式中，所述谐振腔为半波长谐振腔或四分之一波长谐振腔。
[0013]本申请的另一个实施例提供了一种读取电路的读取方法，包括如下步骤：
[0014]在所述读取信号线上施加测量微波信号，并获取所述谐振腔响应的频谱；
[0015]调整所述待读取元件的第一频率以及所述传输元件的第二频率，确定色散频移值为最大的所述频谱为目标频谱。
[0016]如上所述的读取方法，在一些实施方式中，在配置的信号线上施加磁通信号实现对所述第二频率的调整。
[0017]如上所述的读取方法，在一些实施方式中，所述传输元件为量子比特时，调整所述传输元件的第二频率的步骤，包括：将所述第二频率调整至所述量子比特的简并点。
[0018]如上所述的读取方法，在一些实施方式中，所述传输元件为依次耦合连接的频率可调谐的耦合器及量子比特时，调整所述传输元件的第二频率的步骤，包括：将所述量子比特的频率固定在简并点，并调整所述耦合器的频率。
[0019]本申请的第三个实施例提供了一种量子计算机，包括如上所述的读取电路。
[0020]与现有技术相比，在本申请提供的读取电路中，通过传输元件与谐振腔的耦合，将与传输元件耦合的待读取元件，与谐振腔建立间接的耦合连接，进而基于与谐振腔耦合的读取信号线即可实现对待读取元件的读取，从而突破了相关技术中仅能通过与待读取元件直接耦合的谐振腔实现读取的限制。在集成扩展的量子芯片中，可基于本申请的方案，利用与量子比特耦合的谐振腔读取两量子比特之间的耦合器；也可在与一个量子比特直接耦合的谐振腔故障时，基于本申请的方案，利用与该量子比特耦合的相邻量子比特的谐振腔实现读取。
附图说明
[0021]图1为相关技术中量子芯片上量子比特的结构示意图；
[0022]图2为本申请的实施例提供的一种读取电路的结构示意图；
[0023]图3为本申请的一个实施例提供的读取方法的流程图。
[0024]附图标记说明：
[0025]1－读取信号线，2－谐振腔，3－量子比特，4－耦合器
[0026]21－第一谐振腔，22－第二谐振腔，23－第N谐振腔，
[0027]31－第一比特，32－第二比特，33－第N比特，
[0028]41－第一耦合器，42－第二耦合器。
具体实施方式
[0029]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
[0030]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“
技术介绍
”或“专利技术创造内容”部分或“具体实施方式”部分中呈现的任何明示或暗示信息的约束。
[0031]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，现在参考附图描述一个或多个实施例，其中，贯穿全文相似的附图标记用于指代相似的组件。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，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
[0032]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆
盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033]根据构建量子比特所采用的不同物理体系，量子比特在物理实现方式上包括超导量子电路、半导体量子点、离子阱、金刚石空位、拓扑量子、光子等。
[0034]超导量子电路的量子计算是目前进展最快最好的一种固体量子计算实现方法。由于超导量子电路的能级结构可通过外加电磁信号进行调控，电路的设计定制的可控性强。同时，得益于基于现有的成熟集成电路工艺，超导量子电路具有多数量子物理体系难以比拟的可扩展性。
[0035]在超导量子电路中，量子比特包括约瑟夫森结，约瑟夫森结是通过用非超导材料分离两个薄膜超导层而形成的结构。当温度降低到特定的低温温度，超导层实现超导，电子对可以从一个超导层通过非超导层隧穿到另一超导层。在量子比特中，约瑟夫森结(其用作非线性电感性器件)与一个或多个电容性器件并联形成非线性微波振荡器。量子比特具有由其中的电感和电容的值确定的谐振/跃迁频率。
[0036]量子比特读取的物理基础是色散读取，利用量子比特与腔的非线性耦合，将量子比特处理的信息以微波频率范围内的微波信号的形式被携带或传输，捕获、处理和分析微波信号即可其中编码的量子信息。读出电路即是与量子比特耦合的电路，用于捕获、读取和测量量子信息。
[0037]作为超导量子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种读取电路，其特征在于，包括：与待读取元件耦合的传输元件；与所述传输元件耦合的谐振腔；以及与所述谐振腔耦合的读取信号线。2.根据权利要求1所述的读取电路，其特征在于，所述读取电路具有多个依次耦合连接的所述传输元件。3.根据权利要求1所述的读取电路，其特征在于，所述传输元件包括以下类型至少之一：量子比特、频率可调谐的耦合器。4.根据权利要求3所述的读取电路，其特征在于，所述传输元件包括依次耦合连接的量子比特和频率可调谐的耦合器，且所述量子比特和所述耦合器相间布置。5.根据权利要求1所述的读取电路，其特征在于，所述待读取元件包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，李松，李业，杨振权，
申请(专利权)人：合肥本源量子计算科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：