[發(fā)明專利]一種雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)、方法及存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310419961.5
• 申請(qǐng)日: 2023-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN116579434A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇;王輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東云海國創(chuàng)云計(jì)算裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): G06N10/20
• 分類號(hào): G06N10/20;G06N10/40
• 代理公司: 濟(jì)南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 周杰

1.一種雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：兩個(gè)可調(diào)的量子比特，兩個(gè)所述量子比特通過多模耦合諧振鏈路連接，其中：

所述多模耦合諧振鏈路包括設(shè)定數(shù)量的諧振腔，所述諧振腔串聯(lián)連接，每個(gè)所述諧振腔的諧振頻率相同，兩個(gè)所述量子比特分別耦合所述多模耦合諧振鏈路兩端的所述諧振腔；通過所述多模耦合諧振鏈路任意非關(guān)斷模式將兩個(gè)所述量子比特連接，實(shí)現(xiàn)所述量子比特的信息傳遞和量子邏輯門操作的過程包括：固定一個(gè)量子比特的能譜，然后被固定能譜的量子比特與所述多模耦合諧振鏈路的一個(gè)模式耦合，產(chǎn)生交換，然后掃描另外一個(gè)量子比特的能譜隨磁通的變化，將暫存在所述多模耦合諧振鏈路模式內(nèi)的信息交換到另外一個(gè)量子比特，完成兩比特門操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述諧振腔包括設(shè)置于芯片基板上的中心超導(dǎo)體和所述中心超導(dǎo)體兩側(cè)半無限大的地平面，所述中心超導(dǎo)體與兩側(cè)所述地平面之間距離相等，且所述中心超導(dǎo)體和所述地平面上方為真空。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，設(shè)計(jì)所述中心超導(dǎo)體的寬度遠(yuǎn)大于所述中心超導(dǎo)體和所述地平面的厚度，所述中心超導(dǎo)體與兩側(cè)所述地平面之間距離遠(yuǎn)小于所述基板的厚度，以使單位長度的電容和電感已知，通過設(shè)計(jì)設(shè)定長度來實(shí)現(xiàn)設(shè)定諧振頻率的所述諧振腔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，可調(diào)的所述量子比特包括：兩個(gè)并聯(lián)的約瑟夫森結(jié)，并連的約瑟夫森結(jié)整體并聯(lián)電容，所述量子比特通過耦合電容耦接XY控制線，所述量子比特電感耦接Z控制線。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述Z控制線包括可調(diào)電流源，所述可調(diào)電流源串接保護(hù)電阻和互感線圈，所述互感線圈與所述量子比特中的兩并聯(lián)的約瑟夫森結(jié)互感。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述XY控制線包括可調(diào)微波源，所述可調(diào)微波源連接電阻，所述電阻耦接所述耦合電容。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述量子比特通過讀出電容耦接量子讀取腔和傳輸讀取信號(hào)的讀取饋線。

8.一種雙量子比特大范圍可調(diào)耦合方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-8任一所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

固定所述雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)中一個(gè)量子比特的能譜，然后被固定能譜的量子比特與雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)中的多模耦合諧振鏈路的一個(gè)模式耦合，產(chǎn)生交換，然后掃描另外一個(gè)量子比特的能譜隨磁通的變化，將暫存在所述多模耦合諧振鏈路模式內(nèi)的信息交換到另外一個(gè)量子比特，完成兩比特門操作。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合方法，其特征在于，基于耦合強(qiáng)度的需求選擇所述多模耦合諧振鏈路的模式，其中，通過預(yù)設(shè)的非單一的耦合關(guān)斷實(shí)現(xiàn)所述量子比特門的高保真。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被雙量子比特大范圍可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)中的控制電路執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求8或9所述的雙量子比特大范圍可調(diào)耦合方法。