[發(fā)明專利]用于現(xiàn)場(chǎng)可編程量子陣列的設(shè)備和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910150188.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110321128A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.克拉克;S.約里;A.霍爾姆斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號(hào): G06F8/41
• 分類號(hào): G06F8/41;G06N10/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;張金金

描述了一種用于現(xiàn)場(chǎng)可編程量子陣列的設(shè)備和方法。例如，設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例包括：包括多個(gè)量子比特（qbit）位置的qbit晶格；用來(lái)執(zhí)行量子運(yùn)行時(shí)間代碼的量子控制器；用來(lái)分析量子運(yùn)行時(shí)間代碼以檢測(cè)量子運(yùn)行時(shí)間代碼內(nèi)的量子計(jì)算模式的動(dòng)態(tài)調(diào)度器；用來(lái)基于檢測(cè)的量子計(jì)算模式來(lái)動(dòng)態(tài)配置qbit晶格的自適應(yīng)機(jī)器配置控制器，利用被qbit占用的一些位置和未被qbit占用的其他位置來(lái)動(dòng)態(tài)配置qbit晶格；并且所述動(dòng)態(tài)調(diào)度器用來(lái)基于qbit晶格的重新配置來(lái)修改量子運(yùn)行時(shí)間代碼的至少一部分。

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明的實(shí)施例通常涉及量子計(jì)算的領(lǐng)域。更具體地，這些實(shí)施例涉及用于現(xiàn)場(chǎng)可編程量子陣列的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)

量子計(jì)算指與使用量子力學(xué)現(xiàn)象來(lái)處理數(shù)據(jù)的計(jì)算系統(tǒng)有關(guān)的研究領(lǐng)域。諸如疊加（其中量子變量可同時(shí)存在于多個(gè)不同狀態(tài)之中）和糾纏（其中多個(gè)量子變量具有相關(guān)的狀態(tài)而與它們之間的空間或時(shí)間上的距離無(wú)關(guān)）的這些量子力學(xué)現(xiàn)象在經(jīng)典計(jì)算界沒(méi)有類似物，并且因此無(wú)法利用經(jīng)典計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這些量子力學(xué)現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

由下面詳細(xì)的描述連同下面的附圖一起可以獲得對(duì)本發(fā)明的更好的理解，其中：

圖1A-1F說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例量子點(diǎn)裝置的各種視圖；

圖2說(shuō)明了用于分析量子運(yùn)行時(shí)間和響應(yīng)地調(diào)整量子處理器的量子控制器的一個(gè)實(shí)施例；

圖3說(shuō)明了具有完全占用的示例qbit晶格；

圖4說(shuō)明了具有不包含qbit的多個(gè)空位的另一示例qbit晶格；以及

圖5說(shuō)明了根據(jù)發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中，為了解釋的目的，陳述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)下面描述的發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將會(huì)顯而易見(jiàn)的是，可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施發(fā)明的實(shí)施例。在其他實(shí)例中，以框圖的形式示出了公知的結(jié)構(gòu)和裝置以避免使發(fā)明的實(shí)施例的基本原理模糊。

引言

量子計(jì)算機(jī)使用諸如疊加和糾纏的量子力學(xué)現(xiàn)象來(lái)執(zhí)行計(jì)算。與以兩種明確狀態(tài)（0或1）中的一種狀態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)字計(jì)算機(jī)形成對(duì)照，量子計(jì)算使用量子比特（qbit），所述qbit可處于狀態(tài)的疊加。可使用諸如電子和光子的基本粒子的物理上可區(qū)分的量子狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)qbit。例如，可使用光子的偏振，其中兩種狀態(tài)是垂直偏振和水平偏振。類似地，電子的自旋可具有諸如“向上自旋”和“向下自旋”的可區(qū)分的狀態(tài)。

通常通過(guò)括號(hào)符號(hào)和來(lái)代表qbit狀態(tài)。在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，比特只處于一種狀態(tài)或另一種狀態(tài)，即“0”或“1”。然而，量子力學(xué)系統(tǒng)中的qbit可同時(shí)處于兩種狀態(tài)的疊加，對(duì)量子計(jì)算來(lái)說(shuō)是獨(dú)特且基本的特點(diǎn)。

量子計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行包含在qubit上執(zhí)行的量子邏輯操作的算法。操作的序列被靜態(tài)編譯成調(diào)度表并且使用索引方案來(lái)對(duì)qubit尋址。然后執(zhí)行這個(gè)算法足夠大的次數(shù)直到計(jì)算的答案的置信區(qū)間高于閾值（例如~95+%）。達(dá)到閾值意味著已經(jīng)達(dá)到期望的算法結(jié)果。

已經(jīng)使用能夠處理和讀取量子狀態(tài)的多種不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)了qbit。這些包括但不限于（僅舉幾個(gè)例子）量子點(diǎn)裝置（基于自旋的和基于空間的）、捕獲離子裝置、超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)、光學(xué)晶格、核磁共振計(jì)算機(jī)、固態(tài)NMR凱恩量子裝置、氦上電子（electrons-on-helium）量子計(jì)算機(jī)、空腔量子電動(dòng)力學(xué)（CQED）裝置、分子磁體計(jì)算機(jī)、基于富勒烯的ESR量子計(jì)算機(jī)。雖然在下面與發(fā)明的某些實(shí)施例有關(guān)地描述了量子點(diǎn)裝置，但是可與包括但不限于上面列示的那些的任何類型的量子處理器結(jié)合來(lái)使用發(fā)明的基本原理。特定的物理qbit實(shí)現(xiàn)與本文中描述的發(fā)明的實(shí)施例是正交的（orthogonal）。

量子點(diǎn)裝置