[发明专利]一种通用量子计算机中央处理器及其操纵方法

权利要求书

1.一种通用量子计算机中央处理器的操纵方法，其特征在于，其在通用量子计算机中央处理器上实现，该通用量子计算机中央处理器通过电容器将各量子比特耦合在一起的方式构造而成，其中，每一个耦合电容器的一端分别与对应的一量子比特相连接，另一端均直接连接于同一点上；

所述方法包括以下步骤：

步骤S1、将各量子比特均制备到初始状态；

步骤S2、选择当前量子比特耦合模式；其中，所述量子比特耦合模式包括任意一对两量子比特间耦合模式、任意一组多量子比特间并行耦合模式、多对两量子比特间并行耦合模式以及多组多量子比特间并行耦合模式；

步骤S3、根据所选的当前量子比特耦合模式，确定待耦合连通的量子比特，并对所述待耦合连通的量子比特及其之外的量子比特分别进行相应的外磁通量和门电压调节；

步骤S4、选择下一步操作，并根据所选的当前操作，确定对各量子比特的具体操纵；其中，所述下一步操作包括：继续下一步耦合操作、进行单量子比特操作、将之前操作所得到的结果进行暂时保存、联合测量一系列操作后所得量子态的结果。

2.如权利要求1所述的通用量子计算机中央处理器的操纵方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

在对第l个量子比特的初始状态制备时，调节各量子比特的门电压使得除第l个量子比特之外的量子比特的约瑟夫森结电压均满足(i≠l,i＝1,2,...,N)，并调节除第l个量子比特之外的量子比特的外磁通量使其均为半个磁通量子，确保各量子比特之间的耦合均处于断开状态；其中，l为1至N中的任意一个。

3.如权利要求2所述的通用量子计算机中央处理器的操纵方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

当所选的当前量子比特耦合模式为任意一对两量子比特间耦合模式时，确定待耦合连通的两量子比特；

调节所述待耦合连通的两量子比特的外磁通量使二者具有相同的有效约瑟夫森能，并调节除所述待耦合连通的两量子比特之外的量子比特的外磁通量均为半个磁通量子，使得除所述待耦合连通的两量子比特之外的量子比特的有效约瑟夫森能都为0；

同时，调节所述待耦合连通的两量子比特及除二者之外的量子比特的门电压，使得所述待耦合连通的两量子比特的门电压满足以及使得除所述待耦合连通的两量子比特之外的量子比特的约瑟夫森结电压满足这时待耦合连通的两量子比特间的耦合连通，同时，除所述待耦合连通的两量子比特之外的量子比特与除其自身之外的量子比特间的耦合均断开；

将调节后的外磁通量以及门电压维持量子门耦合操作所需要的一段时间。

4.如权利要求1所述的通用量子计算机中央处理器的操纵方法，其特征在于，所述步骤S3还具体进一步包括：

当所选的当前量子比特耦合模式为任意一组多量子比特间并行耦合模式时，确定待耦合连通的多量子比特；

调节所述待耦合连通的多量子比特的外磁通量使所述待耦合连通的多量子比特都具有相同的有效约瑟夫森能，并调节除所述待耦合连通的多量子比特之外的量子比特的外磁通量均为半个磁通量子，使得除所述待耦合连通的多量子比特之外的量子比特的有效约瑟夫森能都为0；

同时，调节所述待耦合连通的多量子比特及除所述待耦合连通的多量子比特之外的量子比特的门电压，使得所述待耦合连通的多量子比特的门电压满足以及使得除所述待耦合连通的多量子比特之外的量子比特的约瑟夫森结电压满足这时待耦合连通的多量子比特间的耦合连通，同时，除所述待耦合连通的多量子比特之外的量子比特与除其自身之外的量子比特间的耦合均断开；

将调节后的外磁通量以及门电压维持量子门耦合操作所需要的一段时间。