[发明专利]量子比特的选择性频率移位

说明书

本发明提供一种量子计算系统和装置，用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率。根据一种实施例，用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率的装置包括：多个量子比特，其至少包括第一量子比特和第二量子比特；多个耦合控制谐振器，其至少包括第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器；和耦合控制信号线。第一耦合控制谐振器可以配置成，当耦合控制信号包括处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第一量子比特的谐振频率。本发明提供了装置、量子计算系统、方法和计算机程序产品。

技术领域

本发明公开涉及一种量子电子装置，并且更具体地涉及一种量子计算系统和装置，用于在量子计算系统中选择性地移位(shifting)量子比特谐振频率。

背景技术

对于大规模的量子计算，期望有能力在量子计算系统中选择性地移位量子比特的谐振频率的。通过移位量子比特的谐振频率，该量子比特能够与在系统中的另一量子比特产生谐振。对于使用量子比特执行量子逻辑门操作，产生谐振的能力可能是重要的。

发明内容

提供本发明内容以简化形式介绍概念的选择，以下在详细描述中进一步描述该概念的选择。本发明内容不是为了识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不是为了用来限制要求保护的主题的范围。

目的是提供量子计算系统和用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率的装置。前述和其他的目的通过独立权利要求的特征实现。其他的实现形式明显来自于从属权利要求、说明书和附图。

根据第一方面，用于在量子计算系统中选择性地移位量子比特谐振频率的装置包括：多个量子比特，其至少包括第一量子比特和第二量子比特，第一量子比特和第二量子比特分别具有相应的谐振频率；第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器，分别具有相应的谐振频率带；和耦合控制信号线，其用于将耦合控制信号至少馈送到第一耦合控制谐振器和第二耦合控制谐振器；其中第一耦合控制谐振器配置成，当耦合控制信号包括处于第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第一量子比特的谐振频率，并且第二耦合控制谐振器配置成，当耦合控制信号包括处于第二耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量时，移位第二量子比特的谐振频率。该装置能够，例如，选择性地移位第一量子比特和/或第二量子比特的谐振频率。

在第一方面的一种实现形式中，该多个量子比特还包括第三量子比特和第四量子比特，第三量子比特和第四量子比特中分别具有相应的谐振频率，其中第一量子比特电容性耦合到第三量子比特，并且第二量子比特电容性耦合到第四量子比特。该装置能够，例如，选择性地使第一量子比特与第三量子比特产生谐振，和/或选择性地使第二量子比特与第四量子比特产生谐振。

在第一方面的另外实现形式中，该多个量子比特中的每个量子比特包括至少一个约瑟夫逊结(Josephson junction)。该装置可以例如使用超导量子比特来实现。

在第一方面的另外实现形式中，该多个量子比特中的每个量子比特包括超导量子干涉装置(SQUID)。

在第一方面的另外实现形式中，耦合控制谐振器的谐振频率带位于小于第一量子比特的谐振频率和第二量子比特的谐振频率的频率范围内。该装置能够，例如移位量子比特的谐振频率，而耦合控制信号可以不与量子比特的操作明显地相干扰。

在第一方面的另外实现形式中，第一量子比特的谐振频率的移位(shift)与第一耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅成比例，和/或第二量子比特的谐振频率的移位与第二耦合控制谐振器的谐振频率带中的频率分量的振幅成比例。因此，第一量子比特和/或第二量子比特的谐振频率，能够使用相应的频率分量的振幅来控制。

在第一方面的另外实现形式中，第一量子比特和第二量子比特彼此电容性耦合，并且当第一量子比特和第二量子比特设置为谐振时，在第一量子比特和第二量子比特上执行量子门操作。因此，第一量子比特和第二量子比特能够彼此产生谐振，以用于量子计算。