一种寻址操控系统、构建量子逻辑门的装置及量子计算机制造方法及图纸

本文公开一种寻址操控系统、构建量子逻辑门的装置及量子计算机，包括：偏转模块和成像模块；偏转模块包括设置于量子比特阵列两侧的第一偏转单元和第二偏转单元，设置为：由第一偏转单元和第二偏转单元分别接收一束入射激光，生成用于寻址操控第一预设数值对寻址激光；成像模块包括第一成像单元和第二成像单元，设置为：将寻址激光对聚焦照射到需要被寻址操控的量子比特上；其中，成像模块、偏转模块与量子比特阵列的相对位置，使得不同量子比特的寻址激光对的频率差相同。本发明专利技术实施例根据被寻址量子比特数生成相应的寻址激光对，复用了激光功率，节约了激光功率；每个声光器件只需一套电控系统，降低了电控系统复杂度，提升了系统的可扩展性。了系统的可扩展性。了系统的可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
一种寻址操控系统、构建量子逻辑门的装置及量子计算机


[0001]本文涉及但不限于量子计算机技术，尤指一种寻址操控系统、构建量子逻辑门的装置及量子计算机。

技术介绍

[0002]量子计算机在解决一些特定问题上相对于经典计算机具有显著加速，在基础科学研究、量子通讯及密码学、人工智能、金融市场模拟、气候变化预测和新药开发等领域具有广泛的应用前景。离子或原子量子计算机在相干时间和逻辑门保真度等衡量量子计算性能的关键指标等方面具有优异表现。寻址操控系统是离子量子计算机的核心部件；寻址操控的目的是从时间和空间上选择性地控制任意数量量子比特的状态，也可以说成是自主控制激光照射的量子比特数量、位置和照射时间，通常可以利用激光来操控离子量子比特的状态。
[0003]目前常见的基于激光的离子量子比特寻址方式主要有以下几种：一、基于多通道声光调制器(MAOM，multi
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channel acousto
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optic modulator)的离子量子比特寻址；其缺点是需要事先为每一个离子分配一个通道及一束激光，控制电路数量和激光功率随离子数量线性增长，不具备可扩展性。二、基于芯片阱的离子量子比特寻址；例如在芯片阱上制备多个区域，包括存储区和操控区等；操控激光只照射操控区，需要对离子进行操控时，将离子输运到操控区；该方案涉及离子的输运，耗时较长，会增加量子计算时间消耗。三、利用交叉声光偏转器(AOD)的离子量子比特寻址；两个AOD相互垂直，组成一个偏转单元；两个AOD产生级数相反的衍射光斑，以抵消AOD引起的频率移动；一个偏转单元可实现沿两个AOD射频场波矢矢量差方向的一维寻址；两个偏转单元寻址方向相互垂直，可实现二维寻址；该方案存在功率浪费，进行多离子寻址时容易引起串扰。
[0004]综上，如何提升离子量子比特寻址的可扩展性和寻址效率，成为量子计算设计中一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0006]本专利技术实施例提供一种寻址操控系统、构建量子逻辑门的装置及量子计算机，能够提升寻址操控系统的可拓展性。
[0007]本专利技术实施例提供了一种寻址操控系统，包括：偏转模块和成像模块，成像模块位于量子比特阵列和偏转模块之间；
[0008]偏转模块包括按照预设分布位置设置于量子比特阵列两侧的第一偏转单元和第二偏转单元，设置为：由第一偏转单元和第二偏转单元分别接收一束入射激光，生成用于寻址操控第一预设数值个量子比特的第一预设数值对寻址激光；
[0009]成像模块包括第一成像单元和第二成像单元，设置为：将生成的寻址激光对聚焦
照射到需要被寻址操控的量子比特上；
[0010]其中，所述成像模块、所述偏转模块与所述量子比特阵列的相对位置，使得不同量子比特的寻址激光对中的两束寻址激光的频率差相同，所述量子比特的寻址激光对包括：来自于所述第一偏转单元的照射在该量子比特上的一束寻址激光和来自于所述第二偏转单元的照射在该量子比特上的一束寻址激光。
[0011]另一方面，本专利技术实施例还提供一种构建量子逻辑门的装置，包括上述寻址操控系统。
[0012]再一方面，本专利技术实施例还提供一种量子计算机，包括上述寻址操控系统。
[0013]本申请技术方案包括：偏转模块和成像模块，成像模块位于量子比特阵列和偏转模块之间；偏转模块包括按照预设分布位置设置于量子比特阵列两侧的第一偏转单元和第二偏转单元，设置为：由第一偏转单元和第二偏转单元分别接收一束入射激光，生成用于寻址操控第一预设数值个量子比特的第一预设数值对寻址激光；成像模块包括第一成像单元和第二成像单元，设置为：将生成的寻址激光对聚焦照射到需要被寻址操控的量子比特上；其中，所述成像模块、所述偏转模块与所述量子比特阵列的相对位置，使得不同量子比特的寻址激光对中的两束寻址激光的频率差相同，所述量子比特的寻址激光对包括：来自于所述第一偏转单元的照射在该量子比特上的一束寻址激光和来自于所述第二偏转单元的照射在该量子比特上的一束寻址激光。本专利技术实施例根据被寻址量子比特数量生成相应的寻址激光对，实现了激光功率的复用，节约了激光功率；每个声光器件只需一套电控系统，电控系统复杂度不随量子比特数量增加而增长，提升了寻址操控系统的可扩展性。
[0014]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0015]附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。
[0016]图1为本专利技术实施例寻址操控系统的结构框图；
[0017]图2为本专利技术应用示例一寻址操控系统的示意图；
[0018]图3为本专利技术应用示例另一寻址操控系统的示意图；
[0019]图4为本专利技术应用示例再一寻址操控系统的示意图；
[0020]图5为本专利技术应用示例还一寻址操控系统的示意图；
[0021]图6为本专利技术应用示例还一寻址操控系统的示意图；
[0022]图7为本专利技术应用示例还一寻址操控系统的示意图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0024]在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中
执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0025]图1为本专利技术实施例寻址操控系统的结构框图，如图1所示，包括：偏转模块和成像模块，成像模块位于量子比特阵列和偏转模块之间；
[0026]偏转模块包括按照预设分布位置设置于量子比特阵列两侧的第一偏转单元和第二偏转单元，设置为：由第一偏转单元和第二偏转单元分别接收一束入射激光，生成用于寻址操控第一预设数值个量子比特的第一预设数值对寻址激光；
[0027]需要说明的是，本专利技术实施例根据实际实施情况，偏转单元产生的寻址激光的数量可以大于等于被寻址操控的量子比特的数量。例如，为了寻址N个量子比特，由于量子比特排列方式、偏转单元摆放方式等原因，除用于寻址操控的N对寻址激光对外，偏转单元还可能产生其它不用于寻址操控的激光。
[0028]成像模块包括第一成像单元和第二成像单元，设置为：将生成的寻址激光对聚焦照射到需要被寻址操控的量子比特上。
[0029]其中，成像模块、偏转模块与量子比特阵列的相对位置设置为，使得不同量子比特的寻址激光对中的两束寻址激光的频率差相同，量子比特的寻址激光对包括：来自于第一偏转单元的照射在该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种寻址操控系统，包括：偏转模块和成像模块，成像模块位于量子比特阵列和偏转模块之间；偏转模块包括按照预设分布位置设置于量子比特阵列两侧的第一偏转单元和第二偏转单元，设置为：由第一偏转单元和第二偏转单元分别接收一束入射激光，生成用于寻址操控第一预设数值个量子比特的第一预设数值对寻址激光；成像模块包括第一成像单元和第二成像单元，设置为：将生成的寻址激光对聚焦照射到需要被寻址操控的量子比特上；其中，所述成像模块、所述偏转模块与所述量子比特阵列的相对位置设置为，使得不同量子比特的寻址激光对中的两束寻址激光的频率差相同，所述量子比特的寻址激光对包括：来自于所述第一偏转单元的照射在该量子比特上的一束寻址激光和来自于所述第二偏转单元的照射在该量子比特上的一束寻址激光。2.根据权利要求1所述的寻址操控系统，其特征在于，所述第一偏转单元和所述第二偏转单元均包括一个以上声光器件；其中，所述声光器件包括声光调制器AOM或声光偏转器AOD。3.根据权利要求2所述的寻址操控系统，其特征在于：所述量子比特阵列为一维量子比特阵列时，所述第一偏转单元和所述第二偏转单元均包括一个声光器件；所述量子比特阵列为二维量子比特阵列时，所述第一偏转单元和所述第二偏转单元均包括两个声光器件；所述量子比特阵列为三维量子比特阵列时，所述第一偏转单元和所述第二偏转单元均包括两个或三个声光器件。4.根据权利要求1所述的寻址操控系统，其特征在于，所述第一偏转单元和第二偏转单元按照预设分布位置设置于量子比特阵列的两侧，包括：所述量子比特阵列为一维量子比特阵列时，所述第一偏转单元和所述第二偏转单元分别位于所述一维量子比特阵列的两侧；所述量子比特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文定，姚麟，梅全鑫，蔡明磊，
申请(专利权)人：华翊博奥北京量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：