[發明專利]用于多量子比特量子門的并行實現的系統和方法

在審

• 申請號: 202080050264.1
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN114245900A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: H·皮査勒;H·J·萊文;M·D·盧金;A·奧莫蘭;A·基斯林·康特萊拉斯;G·塞梅吉尼;V·武萊蒂克;M·格雷納;T·王;S·伊巴迪
• 申請（專利權）人: 哈佛學院院長等;麻省理工學院
• 主分類號: G06N10/20
• 分類號: G06N10/20;G06N10/60
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

1.一種在量子比特的分組上操作量子門的方法，所述方法包括：

選擇針對至少第一激光脈沖和第二激光脈沖的參數集的值，所述參數選自相對相位偏移、激光頻率、激光強度和脈沖持續時間；以及

將所述至少第一激光脈沖和所述第二激光脈沖施加到N個量子比特的分組內的所有量子比特，其中N等于或大于2，從而將非相互作用的量子狀態|1耦合到相互作用的激發狀態|r，使得以量子狀態|1開始的每個量子比特在所述至少第一激光脈沖和第二激光脈沖完成時返回到所述狀態|1，并且使得所述分組中的量子比特被相互阻塞。

2.根據權利要求1所述的方法，其中每個量子比特是原子量子比特。

3.根據權利要求1所述的方法，其中每個量子比特是離子量子比特。

4.根據權利要求1所述的方法，其中每個量子比特是分子量子比特。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中所述分組中的、被相互阻塞的所述量子比特被相互偶極阻塞。

6.根據權利要求1至2中任一項所述的方法，其中所述分組中的、被相互阻塞的所述量子比特被相互里德伯阻塞。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中所述分組中的所有量子比特被相互阻塞。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述至少第一脈沖和第二脈沖的所述持續時間被選擇，使得如果所述分組中的所有量子比特以所述量子狀態|1開始，則所述分組中的所有量子比特在所述至少第一激光脈沖和第二激光脈沖中的每個激光脈沖完成時返回到所述量子狀態|1。

9.根據權利要求8所述的方法，其中每個脈沖的所述激光頻率根據|1到|r之間的共振躍遷以失諧Δ被失諧，并且所述脈沖持續時t等于其中Ω是所述激光脈沖的拉比頻率。

10.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中所述激光強度、所述激光頻率、所述脈沖持續時間和所述激光相位中的一個或多個被選擇，以實現所述量子門的期望保真度。

11.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述至少第一脈沖和第二脈沖形成脈沖的回文序列。

12.根據權利要求1至10任一項所述的方法，其中所述門是受控相位門C^N-1Z(θ)，其中θ是條件相位角。

13.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，其中N為2。

14.根據權利要求12所述的方法，其中所述量子門是受控相位(CZ(θ))門，并且N＝2。

15.根據權利要求14所述的方法，其中所述激光頻率、所述脈沖持續時間和所述相位偏移基于所述受控相位門的所述條件相位角θ而被選擇。

16.根據權利要求15所述的方法，其中所述激光頻率根據|1到|r之間的共振躍遷以失諧Δ被失諧，并且所述激光強度被選擇，使得所述激光脈沖的所述拉比頻率為Ω。

17.根據權利要求16所述的方法，其中所述激光頻率、所述激光強度、所述脈沖持續時間和所述相位偏移被選擇，使得所述條件相位角θ＝π。

18.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，其中N為3。

19.根據權利要求18所述的方法，其中所述量子門是具有條件相位角θ的受控-受控相位(C²Z(θ))的門。