[发明专利]用光学频率光子读出微波频率量子位的量子态的方法和系统

权利要求书

1.一种读取分别耦合到N个微波谐振器的N个量子位的方法，所述方法包括：

将处于N个微波谐振器频率的N个微波输入读出信号输入到分别耦合N个量子位的N个微波谐振器，其中N是整数，其中N个微波谐振器频率的一个各自对应于N个微波谐振器的一个；

将N个微波输出读出信号从N个微波谐振器输出到N个微波到光学转换器，N个微波输出读出信号各自包括N个量子位的量子位状态，其中N个微波到光学转换器配置成将N个微波输出读出信号转换到N个光学信号，其中N个微波输出读出信号的一个各自对应于N个量子位的一个；

响应于由N个微波到光学转换器输出N个光学信号的任何一个，确定N个量子位的相应一些是在预定义的量子位状态；和

响应于N个微波到光学转换器没有任何一个输出光学信号，确定N个量子位的相应一些不在预定义的量子位状态。

2.如权利要求1所述的方法，其中N＝1。

3.如权利要求2所述的方法，其中确定量子位是在预定义的量子位状态包括通过微波到光学转换器将微波读出信号转换为光学信号。

4.如权利要求3所述的方法，还包括通过微波到光学转换器输出光学信号。

5.如权利要求4所述的方法，还包括由光子检测器检测来自微波到光学转换器的光学信号。

6.如权利要求5所述的方法，其中利用由光子检测器检测光学信号来确定量子位是在预定义的量子位状态。

7.如权利要求6所述的方法，其中响应于光子检测器没有检测到从微波到光学转换器输出的光学信号，利用无光学信号的检测来确定量子位不在预定义的量子位状态。

8.如权利要求7所述的方法，其中光子检测器没有检测到光学信号，因为微波读出信号低于用于微波到光学转换器的阈值，从而使微波到光学转换器不输出光学信号。

9.如权利要求2至8中任一项所述的方法，其中所述微波到光学转换器是选自电光装置、光机械装置、光电压电装置和磁光装置组成的组的装置。

10.如权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，所述微波谐振器是微波腔。

11.如权利要求2至8中任一项所述的方法，其中将所述微波谐振器，量子位和微波到光学转换器冷却到预定义温度。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述预定义温度范围从0.01至0.1开尔文。

13.如权利要求1所述的方法，其中，所述N个微波到光学转换器被配置为将所述N个光学信号多路复用成在光学线路上输出的单个光学信号。

14.一种用于读取N个量子位的系统，所述系统包括：

耦合到N个量子位的N个微波谐振器，N个微波谐振器被配置为在N个微波谐振器频率接收N个微波输入读出信号并输出N个微波输出读出信号，其中N是整数；和

N个微波到光学转换器，被配置为从N个微波谐振器接收N个微波输出读出信号，N个微波输出读出信号各自包括N个量子位的量子位状态，其中N个微波到光学转换器被配置为将N个微波输出读出信号转换为N个光学信号，其中N个微波输出读出信号的一个各自对应于N个量子位的一个，其中N个量子位中的一些被分别定义为当N个光学信号的相应一些由N个微波到光学转换器的相应一些输出时是在预定义的量子位状态，其中N个量子位的相应一些被定义为当N个微波到光学转换器的相应一些没有输出N个光学信号的相应一些时，不在预定义的量子位状态。

15.如权利要求14所述的系统，其中N＝1。