【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及量子计算的改进或与该量子计算相关的改进，并且具体地讲涉及实现用于磁敏感量子比特的特定位点门控制。
技术介绍
1、与所谓的“经典计算”不同，量子计算一般依赖于粒子或物质的量子力学特性来产生或改变数据。数据可以由量子比特(quantum bit)或“量子比特(qubit)”表示，量子比特是双状态量子力学系统。与经典计算不同，量子比特可处于量子状态的叠加。量子计算的另一特征是量子比特之间的纠缠，其中一个粒子或原子的状态受到另一个粒子或原子的影响。
2、量子力学量子比特能够同时将信息编码为零和一的组合。此类特性开辟了许多复杂的数值应用，这些数值应用在传统上对经典计算机来说是困难的。示例包括人工智能、图像处理和识别、密码术或安全通信等。
3、在离子内，超精细电子状态(塞曼分裂状态)可以通过使用磁场和用作不同量子比特状态的不同电子能级以及使用微波辐射或激光在各能级之间移动的电子来揭示。
4、在离子阱量子计算机中，表面离子阱用于控制量子计算中使用的离子，并且表面电极用于产生电场以操纵和捕获悬浮在自由空间中的离子。离子阱的表面电极电位又由dac控制。表面电极产生电场，该电场可以用于使离子四处移动。
5、在量子计算机中，不同的信道用于寻址不同的量子比特。这些信道可以采取不同谐振频率的形式，对于磁敏感量子比特(诸如离子)，可以使用不同的磁场和梯度来产生这些谐振频率。
6、然而，因为在塞曼状态开始不对称分裂之前仅存在可以使用的有限范围的磁场。因此，仅存在有限数量的信道可以通过使
7、然而，存在一些在不同位点处需要可变参数的门。具有可变参数的门的示例是旋转门，其中量子比特的旋转是门中的参数。对于这些门，每个门可以使用不同的旋转。这是有问题的，因为每个不同的参数需要不同的信道。考虑到器件中的信道数量有限，这就限制了可以同时发生的门的数量。因此，这种布置的运行时间大大延长。
8、旋转门需要可以应用的量子比特的任意旋转。对于磁敏感量子比特，可以使用电磁场来应用旋转。
9、本专利技术就是在这种背景下出现的。
技术实现思路
1、根据本专利技术，提供了一种器件，该器件包括多个独立旋转门，每个独立旋转门包括磁体，该磁体被配置成在用于相应独立旋转门的量子比特位置处产生预定强度的磁场，该磁场被配置成由于量子比特的磁敏感电子状态而在该量子比特位置处设置该量子比特中的谐振频率。该器件还包括第一电磁场源，该第一电磁场源被配置成跨越该多个独立旋转门在预定周期内以该谐振频率产生电磁场，并且其中每个独立旋转门包括控制器，该控制器被配置成在该预定周期内的预定时间处将相应独立旋转门处的该量子比特独立地移出谐振。
2、所施加的旋转是围绕x轴线或y轴线，其中z轴线平行于由磁体产生的磁场。可以通过调整脉冲相位来改变由电磁场源产生的一个电磁脉冲与另一个电磁脉冲之间的相对旋转轴线。例如，如果第一电磁脉冲在第一时间处，并且第二电磁脉冲在第二时间π/2(其倍数)之后，则第一电磁脉冲将控制围绕轴线中的一个轴线(例如x轴线)的旋转，并且第二电磁脉冲将控制围绕另一轴线(例如y轴线)的旋转。
3、将量子比特移出谐振可以包括移动量子比特，使该量子比特处于不同的磁场中，或者可以包括改变磁场，使得量子比特以不同的频率谐振。
4、可以存在单个较大的磁结构，该磁结构形成用于每个独立旋转门的磁体，并且在每个相应独立旋转门的量子比特位置处产生预定强度的磁场。
5、一个或每个独立旋转门还可以包括磁开关，该磁开关被配置成调整量子比特位置处的磁场，并且将量子比特移出谐振包括切换磁开关。因此，在预定周期期间，量子比特位置处的磁场改变，使得量子比特的谐振频率改变，并且量子比特不再对电磁场敏感。
6、预定强度的磁场和磁场的组合产生第二谐振频率，并且器件还包括第二电磁场源，该第二电磁场源被配置成以第二谐振频率产生电磁场。因此，量子比特可以从第一谐振频率移动到第二谐振频率。第一谐振频率与第二谐振频率之间的差异优选地使得两个谐振频率之间几乎没有干扰。因此，频率差可以为至少1mhz。
7、一个或每个独立旋转门还可以包括多个电极，该多个电极被配置成定位量子比特，并且其中将量子比特移出谐振包括向电极施加电压以移动量子比特。
8、磁场可以包括磁场梯度。这意味着不同的侧向位置经受不同的磁场，因此具有不同的谐振频率。因此，移动量子比特导致使量子比特经受不同的磁场，因此将在不同的频率处谐振。
9、磁开关可以包括允许其容易地接通和断开的电磁体。另外，用于产生磁场的磁体可以包括电磁体。
10、一个或所有独立旋转门的磁体可以包括磁旁路，该磁旁路被配置成改变量子比特位置处的磁场并且在预定时间处将量子比特移出谐振，其中控制器被配置成控制磁旁路开关以改变量子比特位置处的磁场。
11、磁体可以包括载流导线，并且磁旁路包括用于改变通过导线的电流的路径的开关。开关可以是晶体管。
12、预定时间可以为拉比频率的单个周期，从而使得能够将一定程度的旋转施加到量子比特。
13、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种向磁敏感量子比特施加旋转的方法。该方法包括：在量子比特位置处产生磁场，该磁场在量子比特位置处产生谐振频率；在预定周期内以谐振频率在预定时间内产生电磁场，并且在预定周期内的预定时间处将量子比特移出谐振。
14、将量子比特移出谐振可以包括在量子比特位置处施加附加磁场。另外，在量子比特位置处产生磁场包括产生磁场梯度。如果存在磁场梯度，则将量子比特移出谐振包括移动量子比特，使得量子比特的谐振频率改变。
15、提供了一种器件，该器件包括多个独立相位旋转门，每个相位旋转门包括磁体，该磁体被配置成在用于相应旋转门的量子比特位置处产生预定强度的磁场，该磁场被配置成由于量子比特的磁敏感电子状态而在该量子比特位置处设置该量子比特中的谐振频率。每个独立相位旋转门包括控制器，该控制器被配置成将相应独立相位旋转门处的量子比特独立地移出谐振。相位旋转是围绕z轴线。
16、谐振频率设置“参考时钟”，并且通过将量子比特移出谐振频率，可以调整量子比特的相位。例如，增加磁场会增加量子比特的角频率，从而增加相位(相对于“参考时钟”频率)。减小磁场将减小量子比特的角频率，从而减小相位(相对于“参考时钟”频率)。一旦已经实现了相对于参考时钟频率的期望相位旋转，量子比特就可以被移回到谐振中，从而以谐振频率恢复旋转。
17、控制器可以控制量子比特在预定周期内移出谐振，然后可以将量子比特移回到谐振中。
18、一个或每个相位旋转门可以包括磁开关。磁开关可以用于将量子比特移出谐振，从而调整量子比特的相位。磁开关可以包括电磁体。
19、一个或每个相位旋转门可以包括多个电极，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种器件，所述器件包括多个独立旋转门，每个旋转门包括磁结构，所述磁结构被配置成在用于相应旋转门的量子比特位置处产生预定强度的磁场，所述磁场被配置成由于量子比特的磁敏感电子状态而在所述量子比特位置处设置所述量子比特中的谐振频率，并且其中所述器件还包括：
2.一种器件，所述器件包括多个独立相位旋转门，每个相位旋转门包括磁结构，所述磁结构被配置成在用于相应旋转门的量子比特位置处产生预定强度的磁场，所述磁场被配置成由于量子比特的磁敏感电子状态而在所述量子比特位置处设置所述量子比特中的谐振频率，并且其中所述器件还包括：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的器件，其中每个独立旋转门还包括由所述控制器控制的磁开关，所述磁开关被配置成调整所述量子比特位置处的所述磁场，并且将所述量子比特移出谐振包括切换所述磁开关。
4.根据权利要求3所述的器件，其中所述磁开关包括电磁体。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的器件，其中所述预定强度的磁场和所述磁场的组合产生第二谐振频率，并且所述器件还包括第二电磁场源，所述第二电磁场源被配置成以所述第二谐振频率产生
6.根据权利要求5所述的器件，其中所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的频率差为至少1MHz。
7.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述独立旋转门还包括多个电极，所述多个电极被配置成定位所述量子比特，并且其中将所述量子比特移出谐振包括向所述电极施加电压以移动所述量子比特。
8.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述磁场包括磁场梯度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述磁结构包括电磁体。
10.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述磁结构包括磁旁路，所述磁旁路被配置成改变所述量子比特位置处的所述磁场并且在预定时间处将所述量子比特移出谐振，其中所述控制器被配置成控制磁旁路开关以改变所述量子比特位置处的所述磁场。
11.根据权利要求10所述的器件，其中所述磁结构包括载流导线，并且所述磁旁路包括用于改变通过所述导线的电流的路径的开关。
12.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述预定时间是所述谐振频率的单个周期。
13.根据前述权利要求中任一项所述的器件，还包括在第一旋转门处的第一量子比特和在第二旋转门处的第二量子比特。
14.一种在多个量子比特位置处向多个量子比特施加独立旋转的方法，所述量子比特具有磁敏感电子状态，所述方法包括：
15.一种在多个量子比特位置处向多个量子比特施加独立相位旋转的方法，所述量子比特具有磁敏感电子状态，所述方法包括：
16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其中将所述量子比特移出谐振包括在所述量子比特位置处施加附加磁场。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中在量子比特位置处产生预定强度的磁场包括产生磁场梯度。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将所述量子比特移出谐振包括移动所述量子比特，使得所述量子比特的所述谐振频率改变。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中所述磁场由包括磁旁路的磁结构生成，并且将所述量子比特移出谐振包括控制磁开关以改变所述量子比特位置处的所述磁场。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述磁结构包括载流导线，并且所述磁旁路包括用于改变通过所述导线的电流的路径的开关。
21.一种器件，所述器件包括量子处理器、第一电磁场源和第二电磁场源，所述第一电磁场源被配置成以第一频率产生第一电磁场，所述第二电磁场源被配置成以不同于所述第一频率的第二频率产生第二电磁场，所述量子处理器包括：
22.一种改变具有磁敏感电子状态的量子比特的谐振频率的方法，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种器件，所述器件包括多个独立旋转门，每个旋转门包括磁结构，所述磁结构被配置成在用于相应旋转门的量子比特位置处产生预定强度的磁场，所述磁场被配置成由于量子比特的磁敏感电子状态而在所述量子比特位置处设置所述量子比特中的谐振频率，并且其中所述器件还包括：
2.一种器件，所述器件包括多个独立相位旋转门，每个相位旋转门包括磁结构，所述磁结构被配置成在用于相应旋转门的量子比特位置处产生预定强度的磁场，所述磁场被配置成由于量子比特的磁敏感电子状态而在所述量子比特位置处设置所述量子比特中的谐振频率，并且其中所述器件还包括：
3.根据权利要求1或权利要求2所述的器件，其中每个独立旋转门还包括由所述控制器控制的磁开关，所述磁开关被配置成调整所述量子比特位置处的所述磁场，并且将所述量子比特移出谐振包括切换所述磁开关。
4.根据权利要求3所述的器件，其中所述磁开关包括电磁体。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的器件，其中所述预定强度的磁场和所述磁场的组合产生第二谐振频率，并且所述器件还包括第二电磁场源，所述第二电磁场源被配置成以所述第二谐振频率产生电磁场。
6.根据权利要求5所述的器件，其中所述第一电磁场与所述第二电磁场之间的频率差为至少1mhz。
7.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述独立旋转门还包括多个电极，所述多个电极被配置成定位所述量子比特，并且其中将所述量子比特移出谐振包括向所述电极施加电压以移动所述量子比特。
8.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述磁场包括磁场梯度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述磁结构包括电磁体。
10.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中所述磁结构包括磁旁路，所述磁旁路被配置成改变所述量子比特位置处的所述磁场并且在预定时间处将所述量子比特移出谐振，其中所述控制器被配...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·布拉德贝利，扎克·大卫·罗马什科，
申请(专利权)人：环球昆特姆有限公司，
类型：发明
国别省市：
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