[发明专利]用于量子位读出的补偿脉冲

说明书

用于进行量子位读出的设备和方法。在一个方面，一种设备包括以量子位频率操作的量子位；频率控制器，其配置为控制所述量子位频率，且其在量子位测量操作期间配置为：确定补偿脉冲，当将所述补偿脉冲施加到量子位时，其抵消量子位测量操作期间的量子位频率变化；以及在量子位测量操作期间将确定的补偿脉冲施加到量子位，以保持量子位频率。

技术领域

本说明书涉及量子计算。

背景技术

经典计算机具有由位(bit)组成的存储器，其中每个位可以表示零或一。量子计算机保持量子位的序列，称为量子位(qubit)，其中每个量子位可以表示零、一，或者零和一的任何量子叠加。量子计算机通过将量子位设定在初始状态并例如根据量子逻辑门的序列来操纵量子位而操作。计算以量子位读出结束，将量子位的系统塌缩成本征态，其中每个量子位表示零或一。

发明内容

本说明书描述了与用于进行量子位读出的量子硬件和方法相关的技术。通过在读出期间用补偿脉冲调谐量子位的频率来避免量子位频率的不受控的偏移和到量子位水平的不受控的转变。

总体上，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以体现为一种设备，其包括以量子位频率操作的量子位，以及频率控制器，其配置为在量子位测量操作期间控制量子位频率，该频率控制器还配置为：确定补偿脉冲，当将补偿脉冲施加到量子位时，其抵消量子位测量操作期间的量子位频率变化；以及在量子位测量操作期间将确定的补偿脉冲施加到量子位，以保持量子位频率。

前述和其他实施方式中的每一个可以可选地包括以下特征中的一个或多个，单独地或组合地。在一些实施方式中，量子位测量操作期间的量子位频率变化包括量子位频率的不受控的偏移。

在一些实施方式中，补偿脉冲包括时间相关的控制波形。

在一些实施方式中，为了确定补偿脉冲，频率控制器配置为迭代地构建补偿脉冲，其中频率控制器配置为：测量在测量操作期间的量子位频率的偏移，以获得测量的量子位频率的偏移；构建补偿脉冲，当将所述补偿脉冲施加到量子位时，其抵消测量的量子位频率的偏移；将补偿脉冲施加到量子位；且其中对于每次迭代，频率控制器配置为：测量在测量操作期间的量子位频率的偏移；确定是否已发生完成条件；响应于确定尚未发生完成条件，为下一次迭代构建随后的补偿脉冲；以及响应于确定已经发生完成条件，使用最新构建的补偿脉冲作为确定的补偿脉冲。

在一些实施方式中，确定是否已经发生完成条件包括确定对于当前迭代的测量操作期间的测量的量子位频率的偏移是否不是量子位频率的不受控的偏移。

在一些实施方式中，为了确定补偿脉冲，频率控制器配置为：初始测量在测量操作期间的量子位频率的偏移；向量子位施加初始补偿脉冲，并测量在测量操作期间的量子位频率的偏移；将对应于测量操作的持续时间的时间段划分为多个时间步长；以及在多个时间步长中的每一个中顺序地变化初始补偿脉冲，并使用变化的初始补偿脉冲测量补偿测量操作期间的频率的偏移，直到测量操作期间的得到的测量的量子位频率的偏移低于预定的可接受的偏移。

在一些实施方式中，在多个时间步长中的每一个中顺序地变化初始补偿脉冲包括，对于每个时间步长，保持用于先前的时间步长的变化的补偿脉冲的值。

在一些实施方式中，量子位占据多个量子位水平中的一个，且其中量子位频率变化包括到量子位水平的不受控的转变。

在一些实施方式中，量子位水平包括两个计算的量子位水平和各自高于所述计算的量子位水平的一个或多个非计算的量子位水平，且其中到量子位水平的不受控的转变包括到非计算的量子位水平的不受控的转变。

在一些实施方式中，补偿脉冲包括时间相关的控制波形。