先进的量子处理系统和方法技术方案

公开用于使量子位在一对处理元件之间穿梭的量子处理装置和方法。特别地，用于使量子位在包括多个处理元件的量子处理装置中从第一处理元件穿梭到第二处理元件的所公开方法包含：在所述第一处理元件与所述第二处理元件之间应用最佳偏置配置，以通过将所述量子位在所述第一处理元件与所述第二处理元件之间的一个或多个状态转变点中花费的时间减到最少的方式使所述量子位从所述第一处理元件穿梭到所述第二处理元件。到所述第二处理元件。到所述第二处理元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】先进的量子处理系统和方法


[0001]本公开的各方面涉及一种先进处理设备，其包括量子处理元件的阵列，且特别地但非排他地，涉及用于执行量子处理且用于沿着量子处理元件的阵列传送量子信息的架构。

技术介绍

[0002]正在进行开发以实施新型先进处理设备，这些处理设备可使用与当前处理器不同的方法实施功能强大的计算。此类先进处理设备有望提供远超过当前装置的计算能力。举例来说，正在开发可根据量子力学规则执行计算的量子处理器。已经探索用于实施量子比特(量子位)、量子处理器的基本计算单元和量子架构的装置的实现方法并且取得不同程度的成功。
[0003]针对大规模通用量子计算的最有前景的路线需要量子误差校正，这是一种能够使用现实噪声量子位处理量子信息的技术，前提是噪声低于容错阈值。
[0004]例如“表面码”的一些量子误差校正方法允许误差阈值高达1％。可使用多个量子位平台达到此误差级别。然而，为了用表面码进行任何有意义的操作，需要大量量子位，因此需要可扩展到大量量子位(例如，需要108个)的平台。对于此类大量量子位的需求在量子计算领域中带来挑战，即使对于最有前景的平台也是如此。
[0005]为了制造“误差校正量子计算机”，需要可扩展架构。此类架构将理想地并入大量量子位，这些量子位彼此相对非常接近并协同操作以实施误差校正量子计算。另外，制造架构应该是可行的。

技术实现思路

[0006]根据本公开的第一方面，提供一种用于使量子位在量子处理装置中从第一处理元件穿梭到第二处理元件的方法，所述量子处理装置包括多个处理元件，所述方法包括：在第一处理元件与第二处理元件之间应用最佳偏置配置，以通过将量子位在第一处理元件与第二处理元件之间的一个或多个状态转变点中花费的时间减到最少的方式使量子位从第一处理元件穿梭到第二处理元件。
[0007]量子处理装置可进一步包含位于第一处理元件与第二处理元件之间的一个或多个传送元件，且所述方法可进一步包含在一个或多个传送元件的对之间应用最佳偏置配置，使得量子位在一个或多个传送元件之间和/或处理元件与传送元件之间的一个或多个状态转变点中花费的时间减到最少。
[0008]在一些实施例中，一个或多个传送元件中的每一者具有量子位的相干时间最高的停留偏置点，并且使量子位从第一处理元件穿梭到第二处理元件包括应用最佳偏置配置，使得量子位在停留偏置点处停留在一个或多个传送元件中的每一者中。
[0009]在一些实施例中，通过调谐量子位自旋轨道和量子位隧道效应的相互作用来获得停留偏置点。
[0010]所述方法可进一步包含：确定在量子位从第一处理元件穿梭到第二处理元件时引入量子位中的累积相位旋转，且一旦量子位穿梭到第二处理元件，校正引入量子位中的累积相位旋转。
[0011]在又其它实施例中，所述方法进一步包含通过在量子位穿梭到第二处理元件时和/或一旦量子位穿梭到第二处理元件，执行动态去耦来校正量子位中的相位误差或相位旋转。
[0012]另外，量子处理装置还可包含布置在处理元件对或传送元件对之间的一个或多个交换耦合栅极，所述交换耦合栅极可配置成控制量子位从一个元件转变到另一元件所花费的时间。
[0013]在本公开的另一方面中，提供一种量子处理设备，其包括：被配置成作为量子位操作的多个量子处理元件；被配置成通过穿梭电子或空穴在量子位之间传送量子信息的多个量子处理元件；其中量子处理元件以预定几何形状布置。
[0014]每一量子处理元件可与对应电极相关联；且为了使电子或空穴在邻近处理元件对之间穿梭，在对应电极对之间应用最佳偏置电压，以通过将电子或空穴在处理元件对之间的状态转变点中花费的时间减到最少的方式使量子位在邻近处理元件对之间穿梭。
[0015]在一些实施例中，一个或多个交换耦合栅极可位于量子处理元件对之间，一个或多个交换耦合栅极被配置成在穿梭时减小邻近处理元件对之间的势垒，以将电子或空穴在状态转变点中花费的时间减到最少。
[0016]在量子位空闲(即不穿梭)时，施加到对应处理元件的电极的电压处于量子位的相干时间最高的停留偏置点(通常恰好低于使量子位从一个处理元件转变到另一处理元件所需的电压偏置)。
[0017]使量子位在邻近处理元件之间穿梭包括施加最佳偏置电压，使得电子或空穴在停留偏置点处停留在量子处理元件对中的每一者中。
[0018]在一些实施例中，通过调谐量子位自旋轨道和量子位隧道效应的相互作用来获得停留偏置点。
[0019]在一些实施例中，量子处理装置可为基于硅的装置，且在一些特定实例中可为硅MOS装置。在此类系统中，多个处理元件是具有对量子位进行编码的电子或空穴的量子点。此外，多个处理元件和/或传送元件可形成N
×
M矩阵，其中N和M是整数值。
[0020]在本公开的第三方面中，提供一种用于使量子位在量子处理装置中从第一处理元件穿梭到第二处理元件的方法，所述量子处理装置包括多个处理元件，其中处理元件中的每一者具有量子位的相干时间最高的停留偏置点，并且使量子位从第一处理元件穿梭到第二处理元件，且所述方法包括在第一处理元件与第二处理元件之间应用最佳偏置配置，以使量子位在停留偏置点处停留在一个或多个传送元件中的每一者中。
[0021]在一些实施例中，最佳偏置配置使量子位在不到60纳秒中在第一处理元件与第二处理元件之间穿梭。
附图说明
[0022]图1A是大规模量子计算设备的示意性表示。
[0023]图1B是根据本公开的一些实施例的可扩展量子处理装置的俯视图的示意性表示。
[0024]图2A和2B示出根据本公开的一些实施例的一对量子点的示意图。
[0025]图3是说明根据本公开的一些实施例的用于校准可扩展量子处理装置的实例方法的流程图。
[0026]图4是说明根据本公开的实施例的去谐轴的稳定性图。
[0027]图5是说明随去谐轴而变的量子位频率的图表。
[0028]图6是说明随去谐轴而变的相干时间的图表。
[0029]图7是说明用于使用位于间隔开的处理元件中的量子位执行2量子位操作的实例方法的流程图。
[0030]图8是说明斜坡速率实验的脉冲示意图。
[0031]图9是说明随斜坡时间而变的量子位相干性的图表。
[0032]图10是说明随斜坡时间而变的量子位保真度的图表。
[0033]图11是说明随时间施加的ESR脉冲和去谐轴的对应状态和量子位状态的脉冲示意图。
[0034]图12是说明根据本公开的一些实施例的光谱实验的脉冲示意图。
[0035]图13是量子状态层析实验的示意性表示。
[0036]图14是重构自旋状态的布洛赫球表示。
[0037]图15是示出具有用于保真度表征的动态去耦的脉冲序列的示意图。
[0038]图16是示出回波条纹以及拟合结果的图表。
[0039]图17是示出随斜坡转移的数目而变的归一化回波幅度的图表。
[0040]图18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】1.一种用于使量子位在量子处理装置中从第一处理元件穿梭到第二处理元件的方法，所述量子处理装置包括多个处理元件，所述方法包括：在所述第一处理元件与所述第二处理元件之间应用最佳偏置配置，以通过将所述量子位在所述第一处理元件与所述第二处理元件之间的一个或多个状态转变点中花费的时间减到最少的方式使所述量子位从所述第一处理元件穿梭到所述第二处理元件。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述量子处理装置进一步包含位于所述第一处理元件与所述第二处理元件之间的一个或多个传送元件，且所述方法进一步包括在所述一个或多个传送元件的对之间应用所述最佳偏置配置，使得所述量子位在所述一个或多个传送元件之间和/或处理元件与传送元件之间的一个或多个状态转变点中花费的时间减到最少。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个传送元件中的每一个具有所述量子位的相干时间最高的停留偏置点，且使所述量子位从所述第一处理元件穿梭到所述第二处理元件包括应用所述最佳偏置配置，使得所述量子位在所述停留偏置点处停留在所述一个或多个传送元件中的每一个中。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括：确定当所述量子位从所述第一处理元件穿梭到所述第二处理元件时引入所述量子位中的累积相位旋转；以及一旦所述量子位穿梭到所述第二处理元件时，校正引入所述量子位中的所述累积相位旋转。5.根据权利要求3所述的方法，其中通过调谐量子位自旋轨道和量子位隧穿效应的相互作用来获得所述停留偏置点。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述量子处理装置是基于硅的系统。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述量子处理装置是硅MOS系统。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述多个处理元件是具有对所述量子位进行编码的电子或空穴的量子点。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括通过在所述量子位穿梭到所述第二处理元件时和/或一旦在所述量子位穿梭到所述第二处理元件，执行动态去耦来校正所述量子位中的相位误差或相位旋转。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个处理元件形成N
×
M矩阵，其中N和M为整数值。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述量子处理装置进一步包括布置在处理元件对或传送元件对之间的一个或多个交换耦合栅极，所述交换耦合栅极可配置成控制所述量子位从一个元件转变到另一元件所花费的时间。12.一种量子处理装置，其包括：被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：迪拉克私人有限公司，
类型：发明
国别省市：