[發明專利]超導晶格上的表層代碼的頻率排列

有效

• 申請號: 201410010912.7
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN104050509B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: J·M·甘貝塔;J·斯莫林
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06N99/00
• 分類號: G06N99/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 于靜,張亞非

技術領域

本發明涉及量子信息處理，更具體地說，涉及用于在超導晶格上實現表層代碼的頻率排列的系統和方法。

背景技術

量子信息處理具有潛力以便解決難以使用常規機器計算處理的某些類別的數學問題。構建有用的量子計算機需要在包括數百萬個物理量子位（qubit）的系統上實現量子錯誤糾正代碼。最近，表層代碼作為量子計算機的體系架構出現，因為其對物理量子位上的錯誤具有高容忍性。表層代碼的容錯閾值約為1%。在該體系架構中，每個物理量子位耦合到其最近的鄰居，從而形成二維網格，其中一半量子位用于存儲量子信息，另一半用于錯誤糾正。

超導量子位最近在實現表層代碼量子計算機的要求的實驗演示方面取得可觀的進展。最近，單個和兩個量子位門被顯示具有接近容錯閾值的門錯誤，并且高保真度測量變得可行。

發明內容

示例性實施例包括一種器件晶格排列，其包括：多個器件；多個物理連接，其用于所述多個器件，其中所述多個器件中的每個器件均耦合到所述多個物理連接中的至少兩個物理連接；多個身份標簽，其與所述多個器件中的個體器件關聯；以及身份標簽排列，使得所述多個器件中由所述多個連接中的某一數量的連接來連接的器件對具有不同的身份標簽。

其他示例性實施例包括一種超導量子位表層代碼系統，其包括：第一多個超導量子位；第二多個超導量子位；以及多個諧振器（resonator），其耦合所述第一和第二多個超導量子位，其中所述第一多個和第二多個超導量子位中的每個超導量子位均包括身份標簽。

通過本發明的技術實現其它特性和優點。在此詳細描述了本發明的其它實施例和方面，并且它們被視為要求保護的本發明的一部分。為了更好地理解本發明以及優點和特性，將參考描述說明書和附圖。

附圖說明

在說明書結尾處的權利要求中具體指出并明確要求保護了被視為本發明的主題。從下面結合附圖的詳細描述，本發明的上述和其它特性和優點將變得顯而易見，這些附圖是：

圖1示出斜正方形（skew-square）晶格排列的一個實例；

圖2示出表示表層代碼晶格的扭曲正方形晶格的一個實例；

圖3示出扭棱正方形（snub-square）晶格的一個實例；

圖4示出完整晶格排列的一個實例；

圖5示出圖4的晶格的連接方面的等效物的一個實例；

圖6示出量子位物理晶格和物理連接的一個實例；以及

圖7示出根據示例性實施例的用于排列超導量子位晶格的方法的流程圖。

具體實施方式

在各示例性實施例中，在此描述的系統和方法在斜對稱晶格上排列超導量子位晶格，以便可以實現具有表層代碼的通用量子計算機。通過這種方式，實現減少數量的標識符（即，大約五個標識符）。為了使用超導量子位實現表層代碼，可以實現諧振器的“斜正方形”（或畢達哥拉斯）晶格，如圖1中所示，該圖示出斜正方形晶格排列100。每個量子位105耦合到兩個物理連接（例如，諧振器110、115）。在超導量子位技術的情況下，諧振器110、115可以是諧振腔。斜正方形晶格排列100具有優勢，因為一個量子位僅耦合到最多兩個諧振器。例如，如圖1中所示，一個量子位105耦合到兩個諧振器110、115。在各示例性實施例中，在此描述的系統和方法實現表層代碼映射，其比先前實現的映射具有更少的“輔助”量子位（即，每個數據量子位一個輔助量子位），并且顯示使用該排列，實現更少的、不同的獨特標簽（例如，最多約九個不同的獨特標簽）。在此描述的系統和方法實現表層代碼排列，并且包括相應的頻率。

在各示例性實施例中，在此描述的系統和方法使用表層代碼在斜對稱晶格上排列超導量子位，以便實現通用量子計算機。對于表層代碼量子計算機，每個數據量子位可控制地耦合到其四個相鄰輔助量子位，以便執行一系列為數四個的受控非（CNOT）門，這些門在錯誤糾正過程中實現一個步驟。