[發明專利]用于投影測量的單通量量子源

在審

• 申請號: 201980046029.4
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN112424800A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 艾米麗·M·霍斯金森;雷烏布爾·馬修
• 申請（專利權）人: D-波系統公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00;B82Y10/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 劉彬

披露了包括耦合到投影源數模轉換器(PSDAC)的量子位以對該量子位進行投影測量的設備、系統及方法。PSDAC的通量狀態從第一通量狀態到第二通量狀態的變化會生成快速通量階躍或快速階躍波形，該快速通量階躍或快速階躍波形可以被施加到該量子位以對該量子位進行投影測量。針對包括一組量子位(其中，每個量子位耦合到相應PSDAC)的量子處理器，共享觸發線可以激活每個PSDAC以生成相應的快速通量階躍或快速階躍波形。同步設備可以對這些快速通量階躍或快速階躍波形進行同步，從而實現對該組量子位的投影讀出。

技術領域

本披露內容總體上涉及用于通過施加快速通量階躍以提高量子位的能量勢壘來對量子位進行投影測量的設備、系統及方法。所披露的技術可以應用于構成量子處理器的一組量子位，以用于量子處理器的投影讀出。

背景技術

量子計算

量子計算機是直接使用比如疊加、隧穿和糾纏等至少一種量子力學現象來執行數據運算的系統。量子計算機的元素是量子位。量子計算機可以為某些類別的計算問題(如模擬量子物理的計算問題)提供加速。

量子位

量子位可以被用作用于量子計算機的基本信息單位。量子位包含兩個離散的物理狀態，它們也可以被標記為“0”和“1”。在物理上，這兩個離散狀態由量子信息存儲設備的兩個不同且可區分的物理狀態來表示。例如，這兩個離散狀態可以由磁場方向來表示。如果存儲這些狀態的物理量值按量子力學方式來表現，則該設備能夠另外地被置于0和1的疊加中。這就是說，該量子位能夠同時存在于“0”和“1”的狀態中，并且因此能夠對兩個狀態同時進行計算。

在量子計算的過程中，量子位的狀態總體上是基礎狀態的疊加，使得量子位具有占據|0基礎狀態的非零概率以及占據|1基礎狀態的同時的非零概率。量子位的量子性質在很大程度上是從其在基礎狀態的相干疊加中存在的能力中衍生出來的。當量子位與退相干源充分地隔離開時，該量子位將保持這種作為基礎狀態的相干疊加而存在的能力。

為了使用量子位來完成計算，對該量子位的狀態進行測量(即，讀出)。典型地，當進行量子位的測量時，量子位的量子性質暫時瓦解并且基礎狀態的疊加塌縮為|0基礎狀態或|1基礎狀態，因此重新獲得其與常規位的相似性。量子位在其已經塌縮之后的實際狀態直接取決于其在讀出操作之前的|0〉基礎狀態概率或|1基礎狀態概率(即，量子狀態概率)。

數模轉換器(DAC)

量子處理器提供用于執行具有量子效應的計算的多個可編程設備。可編程設備包括量子位、耦合器(其可編程地耦合量子位)和其部件。經由施加以影響其操作的信號對可編程設備進行編程，例如，可以向通量量子位施加偏置信號以在計算期間影響其通量。

一些量子處理器要求從經典計算機接收到的數字信號在被應用于可編程設備(諸如量子位)之前先被轉換為模擬信號。數模轉換器(DAC)可以執行該轉換。DAC還可以存儲在計算之前或計算期間由量子處理器接收到的信號，直到該信號在后續時間被施加到可編程設備為止。DAC具有許多應用，并且可以用于這些目的中的一個或多個目的(即，轉換和/或存儲器)和/或用于其他目的。在例如美國專利號7,876,248和8,098,179中更詳細地描述了用于這些和其他目的的DAC的應用的示例。