【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及量子计算(qc)，并且更具体地涉及采用多于一维的晶格阵列结构的量子计算机架构。
技术介绍
1、实现可扩展量子计算的技术路径是多种多样的。根据每种方法所采用的物理量子比特(也称为“量子比特”)的类型，所展示的各种品质因数的表现差异很大。二十多年来，基于捕获原子离子或超导量子比特的方法一直引领该领域。捕获里德伯原子方法的最新进展增加了其在该领域的可行性和重要性。
技术实现思路
1、本文公开的某些实施方式提供了一种采用多于一维的晶格阵列结构来实现和互连量子门的量子计算机架构，其中多于两个逻辑量子比特(例如，每个逻辑量子比特包括一个或多个物理量子比特)可以同时纠缠。本文公开的某些实施方式提供了用于量子处理芯片的量子微处理器配置和门阵列设计平台，类似于可以有利地提供一定程度的可重构性的现场可编程门阵列(fpga)。本文公开的某些实施方式提供了用于量子处理芯片或板(例如，电气和/或光学线路；集成光学晶格)的量子微处理器配置和门阵列设计平台，类似于专用集成电路(asic)，其可以有利地针对特定应用进行优化，并可以有利地提供定制设计的灵活性。
2、本文公开的某些实施方式提供了一种量子计算(qc)系统，该系统包括基本上布置在基本上彼此平行的多个基本平坦区域(例如，平面；层)中的多个量子比特，基本平坦区域中的至少一些包括两个或更多个量子比特，并且每个基本平坦区域的一个或多个量子比特被配置为与至少一个相邻基本平坦区域的一个或多个量子比特相互作用。例如，qc系统可以包括多个2d
3、本文公开的某些实施方式包括晶格配置，该晶格配置包括布置为三维(3d)晶格结构的阵列(例如，以形成门)的多个完全连接的量子比特，其中通过以几何布局排列的量子比特来实现同时多量子比特门操作。本文公开的某些实施方式解决了构建最佳高效量子计算机的一组常见关键挑战。这些挑战中的重点是如何设计可实现的量子比特几何结构，其中最大数量的最近邻、次最近邻、再次最近邻等量子比特可以同时纠缠以原生地实现可达多量子比特量子门操作，或几何地在单个门内操作(例如，参见2021年5月7日提交的美国临时申请no.63/186,037；2020年11月5日提交的美国专利申请no.17/090,747；2019年11月8日提交的美国临时申请no.62/933,148，每一申请的全部内容均通过引用并入本文)。
4、在某些实施方式中，量子计算(qc)系统包括第一基本平坦区域中的第一多个逻辑量子比特和基本平行于第一基本平坦区域的第二基本平坦区域中的第二多个逻辑量子比特。第一多个逻辑量子比特中的至少一些被配置为彼此相互作用，并且第二多个逻辑量子比特中的至少一些被配置为彼此相互作用并且与第一多个逻辑量子比特中的至少一些相互作用。在某些实施方式中，qc系统包括基本平行于第一基本平坦区域和第二基本平坦区域的附加的基本平坦区域中的附加的多个逻辑量子比特，并且第二多个逻辑量子比特中的至少一些被配置为与附加的多个逻辑量子比特中的一个或多个相互作用。
5、在某些实施方式中，量子计算(qc)系统包括多个限制区域，所述多个限制区域被配置为包含在包括多于两个维度的多层量子比特晶格阵列中形成量子门的逻辑量子比特。量子门被配置为原生地执行涉及三个或更多个逻辑量子比特的量子逻辑操作，而不依赖于一量子比特门和二量子比特门的级联。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种量子计算(QC)系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些和所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些被配置为彼此直接相互作用以形成至少一个三维(3D)门单元阵列，所述至少一个三维(3D)门单元阵列被配置为进行其中多于两个逻辑量子比特同时参与的多量子比特门操作。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括基本平行于所述第二基本平坦区域的第三基本平坦区域中的第三多个逻辑量子比特，所述第三多个逻辑量子比特中的至少一些被配置为彼此相互作用并且与所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些相互作用。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特、第二多个逻辑量子比特和第三多个逻辑量子比特中的逻辑量子比特是单独可寻址的。
5.根据权利要求3所述的系统，还包括基本平行于所述第三基本平坦区域的至少一个附加的基本平坦区域中的至少一个附加的多个逻辑量子比特，所述至少一个附加的多个逻辑量子比特被配置为彼此相互作用和/或与所述第三多个逻辑量子比特中的至少一些相互作用，其中所述至少一个附加的多个逻辑量子比特是单独
6.根据权利要求1所述的系统，还包括限定多个限制区域的多个光束，所述多个限制区域包括布置在基本平坦的第一光学晶格中的第一限制区域和布置在与所述第一光学晶格基本平行的基本平坦的第二光学晶格中的第二限制区域，其中所述第一多个逻辑量子比特位于所述第一光学晶格中并且所述第二多个逻辑量子比特位于所述第二光学晶格中。
7.根据权利要求1所述的系统，其中多个限制区域还包括布置在基本平行于第二光学晶格的基本平坦的第三光学晶格中的第三限制区域，其中第三多个逻辑量子比特位于所述第三光学晶格中。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个限制区域还包括布置在基本平行于所述第三光学晶格的至少一个附加光学晶格中的至少一个附加的限制区域，所述至少一个附加光学晶格包括至少一个附加的多个逻辑量子比特。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特、第二多个逻辑量子比特和第三多个逻辑量子比特中的逻辑量子比特被配置为多个多量子比特3D门单元，其中所述多个多量子比特3D门单元中的多量子比特3D门单元的每个逻辑量子比特被配置为与所述多量子比特3D门单元的至少一个其它逻辑量子比特量子力学地纠缠。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一光学晶格、所述第二光学晶格和所述第三光学晶格中的每一个的所述限制区域被布置成二维图案，所述二维图案是基本上对称的正方形图案、钻石形图案、或菱形图案。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些与所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些完全纠缠。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些和/或所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些与所述第一多个逻辑量子比特和第二多个逻辑量子比特中的最近邻逻辑量子比特和次最近邻逻辑量子比特完全纠缠。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些和/或所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些与所述第一多个逻辑量子比特和第二多个逻辑量子比特中的再次最近邻逻辑量子比特完全纠缠。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些和/或所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些包括选自由以下各项组成的组的至少一个物理量子比特：天然存在的原子；中性原子；带电原子；离子；分子；人工形成的原子；里德伯原子；金刚石中的氮空位(NV)中心；玻色-爱因斯坦凝聚体；电子；光子；量子粒子；量子点；声子；反式蛋白；表现得像量子粒子的量子态。
15.一种量子计算(QC)系统，包括多个限制区域，所述多个限制区域被配置为包含在包括多于两个维度的多层量子比特晶格阵列中形成量子门的逻辑量子比特，所述量子门被配置为原生地执行涉及三个或更多个逻辑量子比特的量子逻辑操作，而不依赖于一量子比特门和二量子比特门的级联。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述量子逻辑操作中的至少一些利用原生地作用于一个或多个目标量子比特的两个或更多个控制量子比特。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述量子逻辑操作选自由以下各项组成的组：单控制多非门；扇出门；多重控制非门；托佛利门；超级托佛利门；多重控制相位门。
18.根据权利要求15所述的系统，还包括被配置为执行多量子比特逻辑操作的电气元件和光学元件。
19.根据权利要求15所述的系统，还包括被配置为实现所述多层量子比特晶格阵列中的各个量...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种量子计算(qc)系统，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些和所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些被配置为彼此直接相互作用以形成至少一个三维(3d)门单元阵列，所述至少一个三维(3d)门单元阵列被配置为进行其中多于两个逻辑量子比特同时参与的多量子比特门操作。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括基本平行于所述第二基本平坦区域的第三基本平坦区域中的第三多个逻辑量子比特，所述第三多个逻辑量子比特中的至少一些被配置为彼此相互作用并且与所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些相互作用。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特、第二多个逻辑量子比特和第三多个逻辑量子比特中的逻辑量子比特是单独可寻址的。
5.根据权利要求3所述的系统，还包括基本平行于所述第三基本平坦区域的至少一个附加的基本平坦区域中的至少一个附加的多个逻辑量子比特，所述至少一个附加的多个逻辑量子比特被配置为彼此相互作用和/或与所述第三多个逻辑量子比特中的至少一些相互作用，其中所述至少一个附加的多个逻辑量子比特是单独可寻址的。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括限定多个限制区域的多个光束，所述多个限制区域包括布置在基本平坦的第一光学晶格中的第一限制区域和布置在与所述第一光学晶格基本平行的基本平坦的第二光学晶格中的第二限制区域，其中所述第一多个逻辑量子比特位于所述第一光学晶格中并且所述第二多个逻辑量子比特位于所述第二光学晶格中。
7.根据权利要求1所述的系统，其中多个限制区域还包括布置在基本平行于第二光学晶格的基本平坦的第三光学晶格中的第三限制区域，其中第三多个逻辑量子比特位于所述第三光学晶格中。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个限制区域还包括布置在基本平行于所述第三光学晶格的至少一个附加光学晶格中的至少一个附加的限制区域，所述至少一个附加光学晶格包括至少一个附加的多个逻辑量子比特。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特、第二多个逻辑量子比特和第三多个逻辑量子比特中的逻辑量子比特被配置为多个多量子比特3d门单元，其中所述多个多量子比特3d门单元中的多量子比特3d门单元的每个逻辑量子比特被配置为与所述多量子比特3d门单元的至少一个其它逻辑量子比特量子力学地纠缠。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一光学晶格、所述第二光学晶格和所述第三光学晶格中的每一个的所述限制区域被布置成二维图案，所述二维图案是基本上对称的正方形图案、钻石形图案、或菱形图案。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些与所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些完全纠缠。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个逻辑量子比特中的至少一些和/或所述第二多个逻辑量子比特中的至少一些与所述第一多个逻辑量子比特和第二多个逻辑量子比特中的最近邻逻辑量子比特和次最近邻逻辑量子比特完全纠缠。
13.根据权利要求12所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·C·亨德里克森，J·D·欧文，
申请(专利权)人：KBR威尔服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。