[發(fā)明專利]量子計算機相位跟蹤和校正

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011395617.X
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112990471A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹姆斯·A·沃克;多米尼克·盧凱蒂;布萊斯·J·比約克;卡洛琳·菲格特;帕特麗夏·李;杰拉爾德·錢伯斯;本杰明·阿金
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G06N10/00
• 分類號: G06N10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;呂傳奇

本發(fā)明涉及量子系統(tǒng)的控制器，該控制器識別量子系統(tǒng)的量子對象的相位更新觸發(fā)和交互時間。響應(yīng)于識別出相位更新觸發(fā)，控制器在第一時間和交互時間之間確定(a)基于量子對象的位置和在其上執(zhí)行的傳輸操作對量子對象的相位的位置/傳輸效應(yīng)，以及(b)基于施加到量子對象的任何量子操作對量子對象的相位的量子操作效應(yīng)。在第一時間發(fā)生量子對象的緊接先前相位更新。由控制器基于位置/傳輸效應(yīng)、量子操作效應(yīng)和交互時間來確定量子對象的交互時間相位。控制器調(diào)整操縱源的操作，使得由操縱源生成的信號的相位對應(yīng)于交互時間處的交互時間相位。

技術(shù)領(lǐng)域

各種實施方案涉及跟蹤量子系統(tǒng)內(nèi)的量子對象(例如，量子位)的相位并對量子系統(tǒng)操縱源執(zhí)行相位校正。例如，各種實施方案涉及量子計算機中的量子位相位跟蹤。

背景技術(shù)

量子系統(tǒng)需要使用量子機制來準確描述量子對象的時間演變，并且可使用相位來至少部分地描述量子對象的量子態(tài)。在各種量子系統(tǒng)中，量子系統(tǒng)的量子對象可能經(jīng)歷各種環(huán)境效應(yīng)，這可能使得量子對象的相位隨時間推移而不同于被動相位演進的相位(例如，在不存在電磁場和/或其他環(huán)境效應(yīng)的情況下)。例如，如果量子系統(tǒng)的離子是捕集離子量子計算機的量子位，則量子位可經(jīng)歷與電場和/或磁場以及溫度相關(guān)的各種環(huán)境效應(yīng)，具體取決于量子位所在的離子捕集器的位置或區(qū)域/區(qū)段。這些環(huán)境效應(yīng)可影響量子位的相位。此外，當(dāng)對量子位執(zhí)行量子操作(例如，門)時，可將能量添加到量子位，這也影響該量子位的相位。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一方面，提供了一種方法。在示例性實施方案中，該方法包括由對應(yīng)于量子系統(tǒng)的控制器識別用于量子系統(tǒng)的特定量子對象的相位更新觸發(fā)。量子對象是原子或離子。相位更新觸發(fā)對應(yīng)于交互時間。該方法還包括，響應(yīng)于識別出相位更新觸發(fā)，由控制器基于特定量子對象的一個或多個位置以及在第一時間和交互時間之間對該特定量子對象執(zhí)行的一個或多個傳輸操作來確定對該特定量子對象的相位的位置和傳輸效應(yīng)；以及由控制器基于在第一時間和交互時間之間施加到特定量子對象的任何量子操作來確定對特定量子對象的相位的量子操作效應(yīng)。在第一時間發(fā)生特定量子對象的緊接先前相位更新。該方法還包括由控制器并且基于位置和傳輸效應(yīng)、量子操作效應(yīng)和交互時間來確定特定量子對象的交互時間相位。該方法還包括由控制器使得一個或多個信號的相位(a)由一個或多個操縱源生成以及(b)對應(yīng)于要調(diào)整的相位更新觸發(fā)，使得一個或多個信號的相位對應(yīng)于特定量子對象在交互時間的交互時間相位。

在示例性實施方案中，一個或多個信號在交互時間入射在特定量子對象上。在示例性實施方案中，一個或多個操縱源包括以下中的至少一者：(a)一個或多個激光器或(b)一個或多個電壓源。在示例性實施方案中，量子操作效應(yīng)對應(yīng)于Stark位移。在示例性實施方案中，量子系統(tǒng)是捕集離子量子計算機的一部分，并且特定量子對象是捕集離子量子計算機的量子位。在示例性實施方案中，當(dāng)信號的相位與特定量子對象的交互時間相位之間的差值的絕對值滿足相位差值閾值要求時，一個或多個信號中的信號的相位對應(yīng)于特定量子對象的交互時間相位。在示例性實施方案中，當(dāng)信號的相位與交互時間相位之間的差值的絕對值小于設(shè)定的相位差值閾值時，信號的相位與交互時間相位之間的差值的絕對值滿足相位差值閾值要求。在示例性實施方案中，通過確定一個或多個信號到特定量子對象或量子位的施加被計劃為在交互時間發(fā)生來識別相位更新觸發(fā)。在示例性實施方案中，識別對應(yīng)于特定量子對象的相位更新觸發(fā)、確定特定量子對象的相位的位置和傳輸效應(yīng)、確定對特定量子對象的相位的量子操作效應(yīng)以及引起一個或多個信號的相位的調(diào)整被相對于彼此實時或幾乎實時地執(zhí)行。在示例性實施方案中，該位置和傳輸效應(yīng)對應(yīng)于由于基于特定量子對象的一個或多個位置以及特定量子對象在第一時間和交互時間之間通過該一個或多個位置的傳輸?shù)奶囟孔訉ο蟮挠行ьl率的變化而引起的相位變化。