[发明专利]用可调谐耦合器实现的双量子位门

说明书

用于使用可调谐耦合器来实现双量子位门的方法、系统和装置。在一个方面，一种实现双量子位门的方法包括：将酉变换控制信号施加到布置在第一数据量子位和第二数据量子位之间的可调谐耦合器，以获得第一数据量子位和第二数据量子位的目标酉变换，其中，在预定时间段内将酉变换控制信号施加到可调谐耦合器，以允许第一数据量子位和第二数据量子位之间通过可调谐耦合器进行耦合。

背景技术

本公开涉及量子计算。

典型计算机具有由位组成的存储器，其中每个位可以表示零或一。量子计算机维护量子位(quantum bits)的序列，称为量子位(qubits)，其中每个量子位可以表示零、一或任何零与一的量子叠加。量子计算机通过例如根据量子逻辑门的序列将量子位设置为初始状态并控制量子位进行操作。计算以量子位读出结束，将量子位的系统倒塌(collapse)为本征态(eigenstate)，其中每个量子位代表零或一。

发明内容

本公开描述了用于使用可调谐耦合器来实现双量子位量子逻辑门的技术。

通常，本公开的主题的一个创新方面可以体现为一种方法，包括：将酉变换(unitary transformation)控制信号施加到布置在第一数据量子位和第二数据量子位之间的可调谐耦合器，以获得第一数据量子位和第二数据量子位的目标酉变换，其中，在预定时间段内将酉变换控制信号施加到可调谐耦合器，以允许第一数据量子位和第二数据量子位之间通过可调谐耦合器进行耦合。

上述和其他实现方式可以各自可选地包括以下特征中的一个或多个。在一些实现方式中，从多个不同候选控制信号中选择酉变换控制信号，其中，当酉变换控制信号在预定时间段内被施加到可调谐耦合器时，选择的酉变换控制信号导致具有高于预定阈值的精度的第一数据量子位和第二数据量子位的目标酉变换。

在一些实现方式中，从多个不同候选控制信号中选择酉变换控制信号包括：对于每个不同候选控制信号，将候选控制信号施加到可调谐耦合器，其中两个或更多个不同候选控制信号包括不同最大幅度值；对于施加到可调谐耦合器的每个不同候选控制信号，确定第一数据量子位和第二数据量子位的酉变换的对应精度；以及将候选控制信号之一识别为选择的酉变换控制信号，其中，识别的候选控制信号之一具有高于预定阈值的对应精度。

在一些实现方式中，所述方法还包括：在将每个不同候选控制信号施加到可调谐耦合器之前：向可调谐耦合器施加断开控制信号，以改变(turn)第一数据量子位和第二数据量子位之间的耦合；以及将第一数据量子位和第二数据量子位中的每一个调谐到相同谐振频率。

在一些实现方式中，在不同时间段上施加两个或更多个不同候选控制信号，所述方法还包括将与识别的候选控制信号相关联的时间段设置为预定时间段。

在一些实现方式中，对于每个不同候选控制信号，将候选控制信号施加到可调谐耦合器包括将候选控制信号的幅度从第一值改变为候选控制信号的最大幅度值。

在一些实现方式中，对于每个不同候选控制信号，将候选控制信号施加到可调谐耦合器还包括将候选控制信号从最大幅度值变回到第一值。

在一些实现方式中，第一值对应于在第一数据量子位和第二数据量子位之间不存在耦合的值。

在一些实现方式中，不同时间段是基于双量子位门执行时间选择的。

在一些实现方式中，候选控制信号具有预定波形轮廓。

在一些实现方式中，预定波形包括连续波形轮廓。

在一些实现方式中，预定波形轮廓为amplitude(t)＝constant*(1-cos(t))的形式。

在一些实现方式中，将酉变换控制信号施加到可调谐耦合器会导致可调谐耦合器的工作频率发生变化。