[發(fā)明專利]用天線芯片對量子位進(jìn)行退火的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980053651.8
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN112567397A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R.O.托帕洛格盧;S.羅森布拉特
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳金林

提供了促進(jìn)基于天線的量子位的熱退火的系統(tǒng)，計算機實現(xiàn)的方法和技術(shù)。在一個示例中，第一天線可以位于具有第一約瑟夫森結(jié)和第二約瑟夫森結(jié)的超導(dǎo)量子位芯片上方。第一天線可以將第一電磁波定向到第一約瑟夫森結(jié)。可以確定在第一天線和超導(dǎo)量子位芯片之間的第一限定垂直間隙的第一長度，以使得第一電磁波包裹第一約瑟夫森結(jié)的第一組一個或多個電容器極板，從而對第一約瑟夫森結(jié)進(jìn)行退火而不對第二約瑟夫森結(jié)進(jìn)行退火。在另一個示例中，第一限定垂直間隙的第一長度可以是第一電磁波作為錐體的模型的函數(shù)，其中，錐體起源于第一天線并且朝著超導(dǎo)量子位芯片延伸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子位(qubit)退火，并且更具體地，涉及用天線芯片促進(jìn)量子位退火的方法。量子位(例如，量子二進(jìn)制數(shù))是經(jīng)典位的量子力學(xué)模擬。經(jīng)典位只能具有兩個基本狀態(tài)(例如0或1)之一，而量子位可以具有這些基本狀態(tài)的疊加(例如，α|0＞+β|1＞，其中α和β是復(fù)標(biāo)量，使得|α|²+|β|²＝1)，理論上，與相同數(shù)量的經(jīng)典位相比，量子位可以按指數(shù)方式存儲更多信息。因此，理論上，量子計算機(例如，使用量子位而不是僅使用經(jīng)典位的計算機)可以快速解決對于經(jīng)典計算機而言極其困難的問題。通過改進(jìn)多量子位芯片的制造和處理，可以提高量子計算機的效率。由于頻率沖突和/或量子串?dāng)_的現(xiàn)象(例如，多個相鄰的量子位具有太相似的諧振頻率，使得它們彼此之間存在不期望的相互作用)，精確地調(diào)諧和/或改變量子位頻率的能力在多量子位芯片的構(gòu)建中至關(guān)重要。用于這種頻率控制的傳統(tǒng)解決方案包括可變頻率量子位的調(diào)諧和固定頻率量子位的熱退火。可變頻率量子位具有共振頻率，可以通過暴露于外部磁場來進(jìn)行調(diào)諧。但是，量子位芯片上所需的附加調(diào)諧電路會增加不必要的復(fù)雜性和噪聲。固定頻率量子位的熱退火涉及加熱量子位以改變其物理特性(例如諧振頻率)，在量子位操作期間不會引入這種噪聲(這是在與超導(dǎo)機制兼容的低溫下實現(xiàn)的)。傳統(tǒng)上，量子位的熱退火是通過使用光子芯片進(jìn)行的，其中激光源通過(在室溫或超導(dǎo)范圍以外的溫度下實現(xiàn)的)Mach-Zehnder開關(guān)物理路由到光子芯片上的不同位置。盡管使用這種系統(tǒng)可以在多量子位芯片上并行退火多個量子位，但是在光子芯片上每個位置的最大激光功率(例如，因此具有最大退火能力)取決于路由到芯片上另一個位置的功率量(例如，如果將來自激光源的更多功率路由到位置1，則會將來自激光源的更少的功率同時路由到位置2)。因此，傳統(tǒng)的量子位激光退火最適合串行退火，而不是同時/并行量子位退火。因此，傳統(tǒng)的量子位退火不能促進(jìn)多量子位芯片上一個或多個量子位的獨立和/或同時局部退火。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出了概述，以提供對本發(fā)明實施例的基本理解。該概述并非旨在標(biāo)識關(guān)鍵或重要元素，也不旨在描繪本發(fā)明的任何范圍。其唯一目的是以簡化的形式呈現(xiàn)概念，作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的序言。在本文描述的實施例中，描述了促進(jìn)基于天線的量子位退火的系統(tǒng)和計算機實現(xiàn)的方法。